本文将空间单闭链机构应用于轮腿式机器人的设计中,提出了多种基于空间单闭链机构的轮腿式机器人,并围绕所提出的机器人进行系统化的分析研究,包括方案设计、理论计算、运动仿真、样机制作以及实验测试等。首先,提出了一个新的空间五杆RPRPS机构,并以该机构作为移动本体构造了一种轮腿式机器人。利用螺旋理论对机器人的自由度进行分析。利用Adams软件对机器人进行运动仿真,得到了单自由度RPRPS轮腿式机器人实现直行和转向功能的运动步态。对机器人的移动路径、转向角度、转向运动可行性进行分析。制作了一台原理样机,并进行了直行和转向运动的实验测试。其次,基于Bennett机构提出了一种可变换轮腿结构,并根据该轮腿结构设计了一种两足轮腿式机器人。对机器人的运动学、动力学以及越障性能进行了分析。通过Adams软件对机器人进行运动仿真和理论验证。制作了一台原理样机,测试了机器人的直行、转弯、轮腿模式变换以及爬楼梯等运动。然后,同样基于Bennett机构的可变换轮腿结构设计了一种四足轮腿式机器人。针对机器人的运动,规划了同步步态和对角步态两种步态,并对两种步态进行分析。对机器人的越障过程进行分析,并通过Adams软件对机器人的运动能力进行仿真分析;制作了一台原理样机并进行样机实验。之后,基于Myard机构提出了一种可变换轮腿结构,并对其变换过程进行分析。根据该可变换轮腿结构在机器人机身左右两侧的安装关系,设计了一种可利用轮腿的半径变化转向的两足轮腿式机器人。对机器人的转弯半径、质心波动、地面适应性等进行了理论分析,并通过Adams软件对机器人的运动能力进行仿真。最后,对全文工作进行总结和展望。探索了一种空间4U滚动机构,并对其运动步态进行了详细描述。