小型移动机器人因其较强的环境适应性而广泛应用于军事侦察、消防救援和科学探索等场景中。但上述任务环境多为复杂的非结构化地形,对机器人的机身尺寸、越障性能和地形适应能力都提出了较高的要求。因此,开展具备自适应越障能力的小型移动机器人研究具有重要的应用价值。针对当前移动机器人在复杂地形中执行侦察搜索任务时存在的机身小型化困难、越障稳定性不足和自主越障能力缺乏等问题,本文设计了一款采用变形轮机构的小型移动机器人平台。通过以实现运动模式可控切换为目标的机器人运动机构设计、基于机器人轮腿机构特点的运动学研究和越障稳定性分析,以及利用有限状态机实现的机器人自适应运动控制和实验研究,完成了结构紧凑、具备多运动模式且能够自主稳定越障的小型移动机器人平台设计。论文的具体研究工作如下:（1）机器人机构设计与整机布局研究。采用平面多杆机构完成了具备轮\腿运动模式、变径比达1.68的变形轮设计,并分析了其变形参数间的关系;设计了基于双电磁离合器组合的主动变形锁定装置;采用丝杠机构设计了调整范围占机身总长44.94%的可伸缩机器人尾部,并选择了合适的整机布局方案。研究表明,该变形轮机构无需额外驱动即可实现运动模式切换,结合可伸缩尾部能使整机以较为紧凑的结构达到较高的越障能力,为机器人小型化和稳定越障奠定了结构基础。（2）机器人运动特性及越障稳定性研究。开展了机器人在轮腿模式下的运动学分析,得到了轮腿异步运动对机身位姿的影响;建立了轮式状态下的整机运动学模型并进行了验证;分析归纳了机器人不同越障状态,并开展了典型越障过程中的运动稳定性研究,获得了可变结构参数与整机越障性能间的关系。研究表明,该型变形轮机器人可通过适当调整自身结构参数,实现机身姿态角度的调节并显著提高机器人越障的成功率和稳定性,为其自主越障控制提供了理论参考。（3）机器人自主运动控制方法设计。设计了由感知层、决策层和行为层组成的分层递阶式控制系统;搭建了基于超声波传感器和陀螺仪的机器人感知系统;设计了基于有限状态机的机器人自主行为切换方法,并对主\被动越障策略及动作流程进行了规划;针对机器人主要动作设计了结合PID控制的底层控制器。研究表明,该控制系统可以根据不同障碍地形自主选择越障模式,并实现对运动动作准确有效的控制,使机器人获得了在复杂地形下自适应越障的能力。（4）机器人样机搭建与实验研究。在完成机器人系统设计的基础上,开展了机器人硬件选型和样机搭建工作;对机器人样机分别完成了典型障碍地形下的越障能力验证,以及多种非结构化地形下的越障性能测试。研究表明,该型机器人平台具备优越的越障性能,通过自适应调整运动状态,能够大幅提高自身的越障成功率和运动稳定性。在林地、沙地和室内等非结构化环境下,采用自适应越障模式的机器人横滚角波动幅度相较单一的轮腿运动模式分别减少了60.53%、47.04%和78.02%,有效验证了该型机器人平台在复杂地形中的自适应越障能力。