人类活动范围的不断扩张增加了对于地面移动系统的需求,各类无人地面移动系统正发挥着越来越重要的作用。当前,无人地面移动系统已经被广泛应用于资源勘探、物资运输、灾难救援军事侦查与作战等众多应用场景。为克服不同应用场景中的地形与行走工况,移动系统对地形越障性、可靠性与续航能力具有较高的要求。与传统的轮式与履带式移动系统相比,足式移动系统与地面离散接触的特性带来相对独特的行走特性与移动性能。本文以单自由度闭链连杆机构为构型基础,对闭链多足移动系统进行多层级设计。充分利用闭链连杆式机械腿自由度与驱动数目少、控制相对简单、整体刚度高以及行走能量效率高的特性,对移动系统的平顺性、快速性及越障性进行系统地研究与设计,使闭链多足移动系统具备高效平顺行走、快速行走以及攀爬大尺度障碍的能力。具体研究内容如下:（1）提出闭链式多足移动系统的设计方法。首先,以机械装置的创造性设计方法为理论依据,进行运动链（6,7）,（8,10）的构型综合,并得到全部可用作机械腿的具体化设计图谱;其次,提出闭链多足移动系统的层级化构建方法,总结出全部移动系统构建的方案组合,并给出将机械腿集成布置为具有行走功能的单自由度多足单元,再由多足单元构建多足移动系统整机的具体过程,并采用编码的方式,得到从单个机械腿构型到移动系统整机设计的全部设计方案;再次,以具体化设计图谱中其一典型构型为例,进行运动学数学建模并对足端轨迹进行优化;最后以工程应用为导向,给出闭链多足移动系统的总体设计评价指标,为移动系统的具体设计提供参考。（2）开展闭链多足移动系统的平顺行走性能研究。首先,建立闭链多足移动系统的波动模型,分析得到机身高度起伏的变化规律,基于补偿机构的应用,反求补偿机构的补偿运动规律;其次,分析移动系统行走时沿水平移动方向速度的非均匀特性,由其水平速度变化规律反推出水平补偿的运动参数;再次,提出多足单元与补偿机构采用同源驱动的设计方案,实现无附加自由度的精确运动补偿并进行仿真验证;最后,研制平顺行走移动系统样机,并测试其平顺性设计的效果。（3）开展闭链多足移动系统的移动快速移动性能研究。首先,基于机械腿运动学分析,采用常规固定点式足端的模型参数计算行走时不发生腾空的最大临界速度,并得到速度瓶颈的主要限制因素为行走时机身高度的起伏;然后,利用小腿处于支撑相的过程中姿态角单调变化的特性,提出足端轮廓曲线代替小腿上的固定点与地面接触的方案,使机身高度在支撑相时保持不变,并给出足端曲线的设计过程;之后,讨论不同的机械腿布局方案对快速行走性能的影响并通过仿真进行验证;最后结合工程应用,研制快速行走移动系统,并验证快速行走下的性能。（4）开展闭链多足移动系统的越障性研究。单自由度多足单元足端轨迹和抬腿高度固定,自身难以实现大尺度障碍的攀爬能力,为实现高越障性,须增加调整单元以增强其地形适应能力。以尽可能显著地提高闭链多足移动系统的越障能力为设计目标,探索并提出多种整机布局的可行方案。分别对所有可行方案进行越障策略分析,并对越障能力进行横向对比,得到最优设计方案。基于越障初始位置的不确定性分析,建立越障概率模型,给出针对不同障碍物尺寸下的越障参数,并进行仿真验证。最后结合工程应用,研制高越障性闭链多足移动系统,进而实际验证其越障能力。