轮式移动机器人由于其结构、控制简单,运动稳定性好、运动速度快而备受研究者的青睐。但轮式移动机器人对复杂地形的低适应性却限制了其使用场景。本文研制出一种变直径轮驱动的移动机器人,该机器人的车轮允许使用者根据自身需要改变其直径,在保留轮式移动机器人各项优点的同时,拥有更强的复杂地形穿越能力,能够适应更多的地形环境。本文基于对小型移动机器人的使用需求的整理,提出新型变直径轮的设计方案;对变直径轮的变径原理和关键参数尺寸进行分析,搭建参数化设计平台,从而可快速高效地选择变直径轮结构。为实现变直径轮尺寸小、质量轻、负载大的特性,本文对变直径轮的承重性能进行力学分析,提出一种在几乎不改变外形尺寸的条件下大幅提高其受力能力的优化方案,将优化方案与原方案进行性能对比,确定优化后的变直径轮更能够满足使用需求。本文对变直径轮驱动移动机器人的结构和控制系统进行设计,对移动机器人的电机、驱动器、信息传输模块等硬件进行选型,通过上位机和下位机的配合实现对于移动机器人的差速控制。对移动机器人的平地运动、爬坡运动以及越障运动三种运动模式进行运动分析与力学分析,探索变直径轮驱动移动机器人以不同的车轮直径在不同运动环境下的运动能力。将以上述变直径轮原理设计的移动机器人制成样机,在平地、斜坡以及竖直障碍等地形进行运动实验,对平地运动学、爬坡坡度、越障高度等性能进行评估。将收集到的数据与理论分析的数据进行对比,从理论与实际两方面证明变直径驱动移动机器人性能的优越性。