移动机器人行走系统是参与各种复杂路况的机器人本体结构,是移动机器人行走的主要执行部件,行走系统的功能优劣直接影响到机器人运动状态、运动速度和控制执行的精确性。本课题旨在研究优化关节履带式移动机器人的行走系统,对其进行运动学分析、动力学分析和稳定性研究,为将来控制系统设计提供一个良好的实体模型,使其能更好地在各种复杂环境情况下灵活和稳定的运动。综合分析了各种行走系统的优缺点,选择关节履带式移动机器人作为研究的内容。设计了移动机器人的本体机构,设计了前轮与摆臂轮内外轴同心传动机构,采用了三星摆臂轮机构作为机器人辅助越障的摆臂机构,用锥形孔结构和U形孔结构对履带进行拆装和张紧,选用了Maxon直流伺服电机及其组件作为机器人驱动系统。对机器人进行了转向运动学和越障运动学分析。针对履带在转向过程中存在滑转和滑移现象,分析了转向运动过程,提出用滑转和滑移系数对转向运动学进行修正,使其更接近真实状态下的转向运动学模型。分析了越障过程中的机器人的奇异位置,在控制机器人越障时应避免机器人处在此位置。分析了机器人直线运动和越障的动力学模型。为进一步控制机器人运动奠定理论基础。使用ADAMS多刚体动力学分析软件对机器人模型进行了运动仿真,分析了其速度、加速度、力矩是否满足实际条件下的需求。运用稳定锥的概念分析了机器人的静态稳定性,求出了机器人静态稳定性与结构尺寸之间的关系。分析了机器人在一些特殊情况下的动态稳定性,分析可知机器人满足动态稳定性的要求。本课题的研究是基于河北省科技厅科技攻关项目“复杂环境下自适应机器人系统研究”(项目编号062121030)的基础之上而进行的。