张拉整体结构是起源于建筑学的概念，其具有柔顺性、高鲁棒性等优点。张拉整体机器人是基于张拉整体结构所设计的机器人，其具有机构柔顺、耐碰撞、移动模式多样等特点，这些特点是其有望执行星球探测任务的独有优势。然而，自从十多年前第一个张拉整体机器人被制作以来，与之相关的设计与控制问题不断涌现。尽管已有数种张拉整体机器人样机被美国和日本的研究者研制出来，但由于相关理论不完善，设计技术缺乏标准，张拉整体机器人的运动效率、冗余性和可控性远没有达到可投入实用的水平。
　　本文在总结了前人研究方法的基础上，针对张拉整体机器人移动效率最高的的滚动步态，采用了将机器人的滚动控制与路径规划分层开展的研究思路:在机器人滚动控制的层面，充分利用张拉整体机器人的几何结构特征，将通过驱动器控制实现的滚动行为抽象成一个可供路径规划策略层调用的功能函数;在机器人路径规划层面，不需要过分关注机器人底层的驱动控制问题，便于对路径规划算法进行仿真验证。
　　本文依托于国家自然科学基金项目“可变结构体机器人多步态多相性运动机理研究”，完成了对张拉整体机器人样机控制系统的设计和实现，并研究了张拉整体机器人的路径规划，具体的研究内容主要包括以下三方面。
　　1.张拉整体机器人控制系统的设计与实现:针对目前最近似球形的6杆张拉整体机器人物理样机，从负责底层驱动控制的电动伺服单元的设计到负责电动伺服单元与上位机之间通信的星型通信网的搭建，再到上位机用户接口程序的编写，逐步实现了张拉整体机器人样机的控制系统。通过机器人的连续滚动实验，证明了将张拉整体结构应用于移动机器人机构设计的可行性和可控性。
　　2.张拉整体机器人理想结构模型的运动轨迹研究:首先，证明了理想情况下，机器人滚动步态的重心在水平地面的投影轨迹总是在正六边形的边上;然后推导出了机器人滚动轨迹的递推方程;最后分析了其路径的数量随着滚动步数变化的复杂度。
　　3.张拉整体机器人路径规划算法的设计和仿真:首先，对于已知环境下的张拉整体机器人路径规划，分别设计和实现了适合于局部最优路径求解的人工势场法和适合于全局最优路径的A*算法，并给出了规划路径的仿真结果。然后，对于未知环境下的张拉整体机器人路径规划，设计并实现了基于Q-Learning的强化学习算法，并给出了路径规划的仿真结果。