本文研究了一种基于线齿轮减速器的轮足复合移动机器人,该移动机器人的传动系统采用一种新型的线齿轮减速器,线齿轮副通过点接触啮合传动,具有结构紧凑、传动比大等特点,可以实现移动机器人的小型化和轻量化。移动机器人的行走系统采用一种可自锁变形轮的设计,作为一种轮足复合机构,移动机器人在不同的地形环境中均具有较强的越障能力和平稳的通过能力。本文的研究工作主要包括如下三个方面。(1)提出了一种可控滑动率的无侧隙双向传动的共面轴线齿轮的设计方法。线齿轮副的传动是通过一对共轭的线齿接触线来实现的,包括主动接触线和从动接触线。为了使线齿轮副的结构更紧凑,将主动线齿接触线由圆柱螺旋线扩展到顶角可变的圆锥螺旋线,基于空间曲线啮合理论求得从动线齿接触线的解析表达式,建立了基于滑动率的参数选取准则。构建了一种具有正反转无侧隙双向传动功能的新型线齿,线齿双侧的空间圆柱面上各有一条线齿接触线,线齿齿面由法向齿廓沿线齿接触线和齿厚辅助线运动形成,求解了齿厚辅助线的解析表达式和齿面的曲面方程,为线齿轮数控加工方法研究奠定理论基础。算例表明,通过选择合适的设计参数,可以获得理想的滑动率;运动学实验表明,具有新型线齿的线齿轮副可以实现正反转无侧隙双向传动。(2)设计并研究了移动机器人的可自锁变形轮机构及其移动平台。可自锁变形轮机构是一种轮形状无级可调的轮足复合机构,其移动平台可以实现在平整路面、不规则地形以及尺寸不同的楼梯上平稳快速运动。从几何学角度,提出了变形轮的设计概念,分析了变形轮及其移动平台的越障能力,随后基于空间机构学,设计实现了可自锁的变形轮机构。利用拉格朗日力学方法分析建立了移动平台的动力学微分方程,并利用MSC ADAMS商用软件对移动平台行走楼梯过程和越障过程进行了动力学特性分析,计算了运动过程中的驱动力。(3)设计了一种基于线齿轮减速器的轮足复合移动机器人。在综合分析移动机器人传动系统的空间尺寸、传动功率等需求后,采用单位体积承载能力较强的垂直交叉轴线齿轮减速器。根据微分几何理论,研究了线齿轮副齿面的曲面特征,推导了共面轴线齿轮副各方向的受力情况的计算方法,从而建立了线齿轮减速器的轴系设计、轴承选型的理论依据。利用有限元仿真软件,对线齿轮副在受载情况下的接触应力分布情况进行了研究与校核。最后进行轮足复合移动机器人的物理样机实验,实验结果表明,提出的基于线齿轮减速器的轮足复合移动机器人具有较强的负载能力和越障能力。