由于月球拥有独特的能源和矿产,吸引了世界各航天大国争相进行探测,掀起了新一轮的月球探测竞争。在月面探测任务中,移动探测机器人是最理想的工具,但月面复杂的环境对机器人的移动机构提出了较高的要求。目前在轨服役的移动探测机器人均采用轮式移动结构,由于其越障性能限制,无法对月坑、月岩及熔岩管等极端地形进行有效的探测。本文针对月面低重力、高真空环境和非结构化地形,提出了一种轮式运动和弹跳运动相结合的机器人,针对月面环境分别建立了轮式运动模型和弹跳运动模型,同时进行了轮式运动和弹跳运动的仿真分析,并结合地面试验进行了验证。该机器人采用机械弹簧能实现弹跳运动,可以较好地适应高真空的月面环境,因此在月面探测具有较大的应用前景。本文的研究内容如下:（1）基于机构设计原理,结合月面高真空、低重力环境下的移动探测需求,提出了一种轮式弹跳机器人。该机器人本着结构简单可靠的设计原则,采用了后轮驱动、前轮打滑转向的轮式运动方案。以储能弹簧配合曲柄滑块机构运动实现了弹射能量的储存与释放,从而驱动机器人实现弹跳越障。同时设计了一种起跳角度调节机构,使机器人可以在不同地形下进行弹跳运动,极大地增强了该机器人的地形适应能力。结合弹射机构的设计需求,建立了曲柄滑块机构的数学模型,并进行了相应的运动学分析和动力学分析,分析结果为设计选型提供了理论基础。（2）基于轮式弹跳机器人在松软月壤环境下的探测需求,对月壤的力学特性进行了分析,重点对月壤的物理特性和力学特性进行了详细分析。建立了轮式弹跳机器人在刚性地面和柔性地面下的轮式运动数学模型,着重研究了在柔性地面下的车轮力学特性,得到了车轮力学响应与其沉陷量之间的数学关系。建立了刚性地面和柔性地面下的弹跳运动数学模型,分别研究了两种地面下的弹跳运动机理,得到了两种地面对弹跳运动的力学响应关系。（3）基于多体动力学软件Adams、离散元软件EDEM和耦合软件Adams Co-simulation,建立了轮式弹跳机器人在刚性地面和不同厚度柔性地面下的运动仿真模型;模拟了轮式弹跳机器人在刚性地面和柔性地面下的轮式运动和弹跳运动过程;分析了不同地面环境对轮式运动和弹跳运动的移动性能影响;得到了机器人轮式运动的前进速度、车轮沉陷量和车轮受力与柔性地面厚度的关系,以及不同地面环境和不同起跳角度下的弹跳性能。这些仿真结果为后续的样机试验和进一步的优化设计指明了方向。（4）制作了原理样机,对轮式弹跳机器人在不同厚度沙地面下进行了滚动前进试验和弹跳试验。试验结果表明,滚动前进试验结果与仿真基本吻合;弹跳试验由于堆砌的沙地面对弹射机构性能的影响,试验结果与仿真有一定的差异。由此进行了相应的场地试验,试验结果与仿真的吻合性较好。同时在试验场地进行了转向运动试验,测试了机器人的轮式运动性能;进行了不同起跳角度下的弹跳运动试验,得到了最佳起跳角度范围;并在刚性地面上进行了不同弹簧刚度下的最大垂直弹跳试验,得到了弹射机构的最大能量利用率。