重载车辆在各个工业及民用领域的应用越来越广泛,对其安全性、操纵性、经济型、自适应性以及控制精度等方面的需求也逐渐提高。传统的重载车辆虽然承力性强,抓地力大,但运动的灵活性与稳定性差;而由现有的全方位轮例如:麦克纳姆轮、正交轮、连续切换轮等组成的全方位移动运输平台,虽然具有更好的灵活性和操纵性,但其机构的承载性差,且结构复杂易导致摩擦磨损。设计及制造一种能够实现灵活稳定的重载运输移动机构,具有迫切的实际应用意义及科学研究价值。研究分析传统重载车辆运动特性及现有全方位车轮易磨损、承载力不足等问题,应用赫兹切向接触理论建立车轮滑动切向接触模型,分析传统轮不同驱动类型下的滑动摩擦损耗,得到传统轮可以实现全方位移动的最优驱动构型。根据最优构型和差动驱动原理,设计了具有双轮转向与耦合驱动的重载全方位移动轮。移动轮由差动轮系单元和非独立悬架单元组成:车轮的耦合驱动、旋转和直线运动的精确转向由差动轮系单元实现;非独立悬架单元实现与地面的有效接触,提高对崎岖地面的自适应能力,由四组该轮组成的运动平台可以实现在复杂工况下的重载高精度全方位移动运输。建立运动平台的动力学模型,采用Adaptive multiple-objective方法对平台的结构参数进行了优化,保证优化后平台工作时产生的能耗达到极小值。根据优化结果设计并制造了原理样机,对样机进行平整路面下圆形、方形实验和草地、砖地环境下的越障与爬坡实验,实验结果表明:所设计的重载全方位轮及其运动平台能够实现大载荷条件下的高精度运动,具有环境适应性。