目前步行机器人腿机构广泛采用了具有恒定自由度和拓扑构型的串联、并联、混联机构,在复杂非结构环境中的运动灵活性和适应性均较差。将并联机构与变胞机构进行结合,提高机构设计创新性,设计出不仅承载能力好,机构体积小,反应较快,同时具有变胞机构可切换多种工作构态以执行不同任务的变胞并联腿机构,可有效提高步行机器人的综合性能。首先,本文在变胞机构构型综合原理中引入约束旋量理论,用数学分析方法解释了变胞机构全构态机构与其他子构态机构间的逻辑关系,并用数学表达式描述了构态变化的必要条件,为新型变胞并联腿机构的设计和研究提供了理论依据。然后从步行机器人自由度需求出发,根据所提出的变胞并联机构构型综合原理,对一种可实现三/四自由度构态切换的新型变胞并联腿机构进行了构型综合,将三重对称Bricard空间闭链机构作为变胞机构的可重构动平台,设计出了一种新型变胞并联腿机构。该变胞腿拓扑构型为变胞并联机构,配置有基于空间闭链机构的可重构脚掌。其次对所设计出的变胞并联腿机构进行了位置分析,并给出了其两种运动构态下位置逆解的数值算例;通过极限边界搜索方法对所设计的变胞并联腿部机构的两种运动构态下的机构工作空间进行了求解;基于机构的速度雅可比矩阵,求解了变胞并联腿机构两种运动构态下的机构灵巧度性能指标;基于机构的的力雅可比矩阵,求解了变胞并联腿机构两种运动构态下的机构承载力性能指标。最后根据步行机器人平稳行走的要求,给出了其评估机器人步行平稳性的指标;针对基于变胞并联腿机构的步行机器人进行了步态规划,并给出慢走状态的具体步态;根据优化后的复合摆线法,进行了步行机器人足端运动轨迹规划,并在Solid Works软件中进行该步行机器人的迈步仿真,得到了机器人各腿驱动杆位移变化的数据曲线。