传统移动机器人单一空间维度的工作模式、水陆两栖环境高度非结构化的地形以及有效支撑力不足的地质特点,给移动机器人在两栖环境下的运用造成了困难。目前,国内外虽然已经在水陆两栖机器人的研究方面开展了大量研究,也取得了比较喜人的成果,但是在这一方面依然存在许多问题,比如:在高效稳定的移动性能与较强的环境适应能力难以同时保证等。针对两栖机器人目前暴露出来的问题,本文在充分研究与分析现有推进装置的推进效率及优缺点的基础上,结合机构学、仿生学等理论方法和CAD、CAE等先进工具,综合考虑两栖机器人速度快、负载大、续航长的要求,提出一款能够受控变形的、满足性能要求的、可同时运用于陆地和水下的推进装置,并基于该推进装置设计并搭建一台两栖机器人第一代原理样机。本文主要的研究内容如下:(1)通过对现有常用陆上推进机构及水下推进机构的适用场合、优缺点以及推进性能进行深入对比和分析,结合运用场景以及进行机构综合的可行性,提出一种基于滑块式的变形腿设计方案,通过滑块相对于轨道的位置改变实现变形腿变弯或伸直的目的,并在提出方案的基础上,进行了相应的变形性能验证实验,在实验结果的基础上,确定了驱动机构的传动方案及硬件选型,实现了变形腿的实物装配。(2)通过对变形腿的站立过程中支撑臂的长度进行运动学分析,结合平面几何定理以及matlab解算,得出机器人最大离地高度(最大支撑臂)与电机转角之间的关系;通过对变形腿接地点的速度进行运动学分析,得出水平和竖直方向上的速度分量和加速度分量与电机转角的关系;在已知最大支撑臂与加速度变化关系的基础上,对变形腿进行动力学分析,得出站立过程中电机最大输出扭矩的变化趋势;利用反转法求解出了机器人以三足步态运动时的速度表达式,并结合运动学规律以及几何约束条件对变形腿进行尺寸优化。结合水下动力学的基本公式及牛顿第二定律,对机器人进行水下动力学分析,建立机器人的水下动力学模型并进行求解,为变形腿对水下环境的适应性提供优化方向。(3)进行机器人整机的方案布局、硬件选型及三维建模,进行基于ADAMS的陆地变形性能仿真、整机运动仿真、与固定腿的对比仿真以及基于Xflow的水下上升、下沉、前进、静止多状态强迫运动仿真,进行物理样机的搭建以及性能验证实验。