地面移动机构在复杂地形中的通过能力和反应速度是研究热点之一。履带式移动机构接地比压大、牵引力大,对外界环境具有强大的适应性,更适用于军事侦查、灾后搜救等领域。本文在履带式移动机构的基础上,设计自适应越障移动机构以提高越障高度,并减小越障过程所需时间。本文通过对国内外现有地面移动机器人的结构及性能进行调研与分析,采用欠驱动装置实现被动自适应越障,设计了一款多模式自适应差动履带机器人。该机器人结合差动轮系与履带的特点,在松软、崎岖、平坦等地形下可以被动切换履带式、摇臂腿式、轮式等移动方式。描述了机器人越过台阶的4种情况,通过建立动力学模型,计算出4种情况下所需的驱动扭矩与障碍物高度、机器人履带模块尺寸之间的关系。利用ADAMS进行越障仿真,得到机器人越障过程扭矩变化曲线。制作一台样机,进行攀爬台阶实验,验证自适应越障的可行性。理论分析与实验结果表明:该机器人针对地形变化而自适应改变移动方式的能力提高了反应速度,多种越障方式有效增强了通过能力。基于多模式自适应差动履带机器人的优缺点,采用颜氏机构创造性设计法对差动履带模块进行构型综合研究,设计出一款结合差动履带与传统履带优势的变形履带模块。此变形履带模块比差动履带模块多一个自由度,同样采用欠驱动的方式。针对组合成的变形履带机器人进行越障分析,利用ADAMS进行仿真并制作样机,实验验证了其可以自适应变形提高越障能力。然后,针对车体部分进行构型设计,得出一系列自适应铰接式车体结构,并对其中一款抗倾覆三叉铰接式车体进行仿真与样机的分析。通过分别对车体模块与履带模块的构型设计,组合出一系列自适应越障移动机构,增强了机械结构的自适应能力,同时加快了越障过程的反应速度。本文的创新之处在于:采用欠驱动装置实现了多模式移动及越障,提出了多款自适应越障移动机构,在提高通过能力的基础上加快了反应速度,增强了移动机构对地形的适应能力,为地面移动越障机构提供了新的研究思路。