ربات های چرخ دار ربات هایی هستند که با استفاده از حرکت چرخ هایشان، که توسط موتور تحریک می-شود، بر روی زمین حرکت می کنند. این ربات ها دارای طراحی ساده تری نسبت به ربات های انسان نما می-باشند و استفاده از چرخ امکان حرکت ساده تری را روی سطوح مسطح و نه خیلی ناهموار برای آن ها فراهم می کند. ربات تک چرخ کروی از جمله ربات های چرخ دار می باشد که بدلیل قاعده ی کوچک و دارا بودن چرخ کروی، دارای قابلیت حرکتی مطلوب تر و مانورپذیری بالا بدون نیاز به فضای وسیع حرکتی می-باشد. یکی از معایب این ربات نداشتن بازو جهت برداشتن و حمل جسم می باشد. همچنین، وجود مفاصل غیرفعال بر روی بدنه این ربات، حرکت همراه با لرزش را ناشی می شود که در این پایان نامه سعی شده است تا بر این مشکلات غلبه گردد. در این پژوهش پس از بیان مقدمه ای از ربات های چرخ دار و مفاهیم و تعاریف اولیه، به طراحی یک ربات تک چرخ کروی پرداخته می شود. این طراحی به نحوی صورت می پذیرد که ملاحظات ساخت این ربات را نیز دربر بگیرد. مقایسه دو طرح مختلف و افزودن پایدارساز برای حفظ پایداری ازجمله فعالیت های مهم در این قسمت بوده است. از آنجاییکه، ربات تک چرخ کروی توانایی برداشتن و حمل جسم را ندارد، پس با افزودن یک بازوی سه درجه به این ربات، سه مفصل اول ربات پوما، چنین قابلیتی برای سیستم فراهم می گردد. ارائه ی یک مدل دینامیکی صحه گذاری شده به منظور بدست آوردن نحوه ارتباط و تاثیر درجات آزادی سیستم بر یکدیگر و بهره گیری در کنترل سیستم، یکی از هدف های اصلی دیگر این پایان نامه می-باشد. حفظ پایداری ربات های پایه متحرک در حین انجام یک عملیات مشخص، بسیار مهم می باشد. از سویی وجود مفاصل غیر فعال در این سیستم، حرکت مجری نهایی در حین حفظ پایداری را بسیار دشوار می-سازد که با افزودن پایدارساز به عنوان راه کاری برای پایداری، این مشکل برطرف گشته است. این پایدارساز یک پاندول دو درجه آزادی می باشد که با بازو بصورت موازی قرار گرفته است تا جابجایی آن تاثیری روی مجری نهایی نداشته باشد و بازو بتواند آزادانه وظیفه خود را ایفا کند. در نهایت شبیه سازی های کنترلی انجام شده در انتهای این تحقیق، بررسی صحت نتایج بدست آمده را نشان می دهد.