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基于二级半转机构原理，提出一种新型的轮腿式步行机构，它由一级转臂、二级转臂和跨步杆组成。分析机构中各转动关节的运动耦合关系，并给出机构不发生干涉的条件，在此基础上，利用二级行星轮系实现了该轮腿式步行机构。在CosmosMotion仿真环境下，对该轮腿式步行机构进行了运动仿真，给出机构各关节的运动轨迹曲线，并分析该轮腿式步行机构的车身起伏度。仿真结果表明，基于二级半转机构的轮腿式步行机构的车身垂直起伏度，比一级半转步行机构车身的垂直起伏度小。