本文针对室内和城市环境，设计微小型机器人，重点研究其翻滚式爬楼梯技术，对发展单兵便携侦察机器人具有重要意义。在室内及城市环境下，机器人的地面通过性主要体现为翻越楼梯、台阶等障碍物的越障能力。已有的室内侦察机器人，为便于上下楼梯，多采用履带式结构。采用履带式结构攀越楼梯，已在机器人运动稳定性、动作可靠性、连续性方面取得了很好的效果，但是对履带及机器人车体自身长度有最低要求，这使得履带式机器人体积大、质量重、不便于单兵携带。本文基于室内及城市作战环境的特殊性，设计了翻滚式爬楼梯方案，解决了机器人体积、重量与爬楼梯性能之间的矛盾，使得机器人体积小、重量轻、便于单兵携带，同时能可靠地通过楼梯等障碍物。在分析翻滚式爬楼梯工作原理基础上，以翻滚式爬楼梯机构为重点，设计了翻滚式爬楼梯机器人。运动学与动力学模型可反映出机器人在不同环境及外力作用下的运动规律，是机器人对内部及外部载荷信息的一种量化表示，是进行机器人运动控制的基础。本文建立了机器人在翻滚式爬楼梯过程中的运动学与动力学模型，为实现运动控制建立了基础。基于动力学模型对机器人翻滚式爬楼梯稳定性进行了分析，并对机器人动力学参数进行了分析，为改善机器人工作的稳定性和控制精度提供了依据。虚拟样机仿真分析验证机器人设计方案的可行性。最后，研制了微小型翻滚式爬楼梯机器人试验样机，对其爬楼梯功能以及废墟、斜坡等地面适应性能进行了试验验证。