随着现代化技术的发展,机器人的研究越来越受到广泛的关注,特别是崎岖地面上的移动机器人技术已经成为人们研究的一个热点。本课题在国家自然科学基金项目“轮式机器人在崎岖地面的低能耗通过性控制的方法研究”的支持下,主要致力于适应崎岖地面、能获得整体轨迹信息和满足多任务需求的移动机器人构型设计与研究。首先,根据目前国内外移动机器人的研究现状和发展趋势,提出一种轻小型、可重构(多构型)、多机动模式、分离式差分器连接三厢车体和具有滑转率测量能力的五轮式移动机器人本体结构方案,进行三维实体参数化建模,结合多目标构型优化,确定机器人整体结构及参数,绘制工程图,研制实验样机。同时对机器人全对称构型、半对称构型、类菱形构型和可倾覆构型加以综合分析,并阐述机器人的七种机动模式及重构对机器人包络空间与机动空间的影响。其次,从运动学中的位姿变换角度,建立机器人空间解析模型,并分析机器人纵向和横向静态稳定性,从而给出相应设计参数对各指标的影响。然后,基于地面力学和多目标优化理论,建立机器人与地面相互作用的模型,确定以整机质量最轻、静态稳定性最大和轮子阻力矩最小为目标的构型优化函数,利用MATLAB软件编制多目标M函数文件,并且将其集成在iSIGHT-FD软件平台中,选用可实现全局优化的邻域培植遗传算法(NCGA),分别对机器人的纵向对称构型(全对称、半对称和可倾覆构型的统称)及类菱形构型(区分四轮式与五轮式)进行优化,同时对比分析优化结果。最后,以研制的实验样机为对象,对各种构型从理论和实际加以对比分析,并分别进行样机的崎岖地面适应能力、通过能力、爬坡能力和机动模式的实验测试。