仿生两栖机器人以其适应能力强,隐蔽性好的特点,近年来成为机器人研究领域的热点。本文提出一种基于双摆臂运动方式的水陆两栖机器人即蛙板机器人结构的设计方案,该机器人通过模仿青蛙的运动形式实现水陆两栖运动功能,其主要的研究价值体现在可以在不切换执行机构和更改控制策略的情况下实现水陆两栖运动的统一。机器人在陆地上运动时通过安装在腿臂末端的导向轮与地面产生的摩擦力提供前向的动力,在水下运动时则通过导向轮上方尾鳍的摆动产生推进力,该种驱动方式简单有效,实现了水陆两栖运动的统一。本文针对水陆两栖运动环境下蛙板机器人的系统设计与运动控制问题展开研究,主要研究内容与成果如下:1.针对蛙板机器人腿臂对称摆动,电机往复运动发热严重、尾鳍水下主动控制及水下密封等问题,提出了主动被动两级曲柄滑块传动机构(以下简称主被动曲柄滑块机构)、三关节加导向轮执行机构,并设计了由骨架密封件与关节软套构成的双层密封结构,同时设计了由电源模块、控制器模块、无线通讯模块、执行模块、传感器模块、调试模块组成的机器人电控系统,在上述体系架构的基础上,设计研发了第五代蛙板机器人,并建立了机器人ADAMS仿真验证环境,仿真证明了机器人设计的合理性和适应性。2.针对机器人双腿臂摆动对称性和平稳性的需求,以主被动曲柄滑块机构为研究对象,建立了其运动学模型,采用MATLAB仿真分析了其运动特性,并针对现有主被动曲柄滑块机构摆幅和传动角度较小的缺点,采用Multi Start优化算法对该机构设计进行了优化,有效提高了腿臂机构的运行性能。3.针对地面坡度变化条件下的机器人运动控制问题,建立了相应环境下机器人的运动学及动力学模型,分析了各种环境下速度及推力的关键影响因素,提出了机器人前向速度控制方案,提出了多关节的前进、后退运动方案,实现了坡度变化条件下机器人的稳定运动。4.针对机器人水下运动控制问题,设计了机器人水下推力实验平台。基于Morison公式,建立了机器人水下运动环境中多关节的动力学模型,提出了机器人水下运动环境中最优的运动策略并利用平台进行实验验证,有效指导了机器人水下的运动控制。本文对水陆两栖运动环境下蛙板机器人的系统设计与运动控制问题开展了研究,并对下一代机器人提出改进和优化建议,对未来的工作进行了展望。