本发明公开了一种基于差动轮系的三自由度腿部关节及方法，腿部关节包括支架、第一至第三驱动电机、第一至第二传动齿轮、第一至第三锥传动齿轮、回旋架、近端驱动腿和远端驱动腿。本发明所涉及的三自由度腿部关节，采用差动轮系来实现驱动腿机构滚转与俯仰，并采用转动副实现远端驱动腿与近端驱动腿的相对回转。本发明所涉及的三电机驱动，基于差动轮系的腿部关节，具有体积小、驱动机构紧凑，减小转动惯量的优势，能够用于小型足式机器人上作为驱动关节。