便携式地面移动机器人由于其广泛的应用性,成为了当今机器人领域的一个研究热点。本文以自主研制的“履带—关节”式机器人为研究对象。由于履带式与轮式运动特性的巨大差异,本文重点分析了履带式机器人运动过程中地面对履带的影响,特别是转弯运动中转弯阻力的影响,并且建立动力学模型进行仿真和实验。针对机器人“履带—关节”的特殊结构,分析了机器人在典型地形下的通过性,并且设计了一套机器人自主跨越障碍物的动作规划算法。控制器是机器人控制的核心。机器人控制器硬件部分按照层次化、模块化的思想设计,采用并行总线结构,可以按照需求扩展各个功能模块。控制器软件按照底层电机控制、中间层通讯协议和上层应用控制的层次顺序进行设计。整个控制系统运行良好,能够满足机器人控制的要求。同时对机器人自主运动内容进行了探讨。利用Backstepping设计思想和Lyapunov稳定性原理设计控制器来实现路径跟踪,并且通过仿真和实验来验证方法的有效性。借鉴滚动窗口的原理,设计了基于传感器信息的实时路径规划算法,保证机器人在未知动态环境下借助传感器信息能够安全地到达目标点,利用仿真验证了其有效性。