本文研究了一种关节履带式搜救探测移动机器人系统。中国是一个自然灾害和社会事故多发的国家,煤矿事故、泥石流、台风等时有发生。这些灾难发生后现场环境具有复杂性、未知性及潜在的二次伤害(比如煤矿的二次爆炸、建筑物的二次坍塌等)等特点,给救援队员的生命安全带来了很大隐患。因此有必要研制一种能在第一时间代替搜救队员深入到这种危险灾难环境并探测现场有用信息的移动机器人,为下一步营救行动的计划、决策提供可靠依据。本文首先研究了搜救机器人的基本控制技术,这是搜救机器人稳定、可靠、有效运行的关键。结合我们研制的搜救机器人平台LUKER-Ⅰ到LUKER-Ⅱ的改进,设计了基于CAN总线的本体分布式控制网络,并描述了具体的实现方法。对于机器人起关键作用的运动控制节点,主控节点以及姿态测量节点的实现思路和设计方法进行了重点介绍,从而为其后对机器人控制体系结构及智能行为的研究打下基础。本文还建立了一种遥操作方式的人-机器人协作控制框架。在该框架里人与机器人分工明确,密切协作,充分利用各自的优势,提高整体的任务执行效率。在此框架下操作员可作为直接操控者直接控制机器人的运动,称为直接控制模式;操作员亦可通过人机交互接口分配一定的任务,机器人通过任务规划器对任务进行行为解析,自主执行行为控制,在此过程中操作员可通过监督管理层实时监督机器人的任务执行过程,若发现意外情况可随时强行介入机器人的任务执行过程。本文还对该模型下的机器人的基于行为的智能控制系统进行了研究。针对搜救机器人在非结构环境下的姿态失稳保护,设计了一种反射式的行为控制方式,构成机器人诸多并行保护行为之一,提高了机器人在复杂地形条件下的安全性。机器人的姿态自主复位任务,在人机协作控制框架下利用有限状态机来实现智能控制,融合了姿态失稳保护等多种行为控制。本文在人机协作控制构架下给出了一个较为详细的搜救机器人凸台越障的任务案例。针对凸台越障任务给出了两种动作规划,并通过质心分析得出了两种方式的越障高度和控制规律。规划层将机器人规划为两个越障阶段:姿态预调整和推进过程。姿态预调整利用有限状态机来实现:推进过程通过模糊Q学习保持推进过程的平稳性。将训练好的结果放到行为层去执行提高了实时性。此外该任务还有机器人姿态失稳保护应激行为并行执行。操作员也通过监督层监督整个规划层和行为层的执行结果,进行必要的干预,把握整个任务执行的过程。本文最后一部分对遥操作模式下的搜救机器人的人机交互系统进行了研究。利用OPENGL编程技术和3D Studio强大的三维建模能力,实现了搜救机器人的远程姿态模型再现功能,大大改进了人机交互的友好性。本课题的研究内容紧紧抓住搜救机器人的基础共性的关键技术,并结合搜救机器人的智能发展趋势进行研究,并在模拟井下巷道和真实矿井进行了实验。结果表明本文所研究的成果推进了搜救机器人平台的实用化。对搜救机器人某些共性关键技术的研究也将有助于推动消防探测机器人、搜救探测机器人(执行地震、泥石流、飓风等现场搜救)等特种作业环境机器人的实用化。