近年来,全地形移动机器人在户外探测领域应用越来越广泛,引起了国际上广泛的研究与关注。目前,对于全地形移动机器人的研究,大多数关注其控制系统,而对机械结构特别是机器人的悬架机构的研究少之又少。本文设计一款带有独立悬架减振机构的全地形移动机器人,建立其运动学和动力学模型,研制了实物样机,针对不同路况测试整车动态特性,验证了悬架减振机构设计的合理性。本文具体研究内容如下:(1)机器人结构设计。针对全地形移动机器人的应用场景,设计一款具有独立悬架减振机构的移动机器人,该悬架减振机构具有很好的可调节性,通过调节机构,可以方便地设定减振器初始预紧力;利用有限元法分析了机器人关键零部件机械强度,分析结果表明,使用铝合金材料制造车身零部件,满足机械强度要求,符合轻量化设计目标;针对不同运行场景,计算了机器人驱动机构进行动力参数,确定了运动所需最大扭矩,完成电机与减速器的选型。(2)运动学与动力学分析。建立全地形移动机器人运动学与动力学模型,分析机器人转向时车身姿态变化;利用拉格朗日法分析了悬架系统动力学特性,确定影响悬架机构减振性能的主要因素,得出弹簧刚度与机器人减振性能之间的变化关系。(3)仿真分析。利用Adams(多体动力学仿真分析软件)建立机器人虚拟样机并完成了仿真分析。根据仿真分析结果,确定了减振器参数取值范围;分别建立机器人在平坦路面和坑洼路面运动时的仿真模型,测试机器人的车轮纵向振幅、车身纵向振幅以及弹簧变形量;仿真结果表明,比较机器人在坑洼路面与在平坦路面运动状况,其整体振动幅值变化不大,表明该悬架减振机构具有良好的减振性能;同时,通过仿真分析了机器人转向运动,得出在满足电机扭矩和机器人振两个约束条件下时的最大自转速度。(4)实验测试。根据机器人的结构设计,完成机器人实验样机加工与安装;分别在泊油路面、水泥路面、鹅卵石路面以及草地路面,分别测试了移动机器人和另一款不带有悬架减振机构移动机器人,利用陀螺仪传感器测得车身振动数据。实验数据表明,本文研究的移动机器人在以上几种路面行驶时,车身振动均小于不带悬架减振机构的移动机器人,说明该悬架机构具有良好的减振性能;分析机器人爬坡以及转弯时电机电流变化,根据电机电流大小判断电机是否发生过载;实验结果表明,该移动机器人在转弯与爬坡时的电机电流均小于额定电流,机器人驱动动力参数满足实际应用要求。