轮腿复合式移动机器人结合了轮式移动机器人移动迅速、灵活及腿式移动机器人越障能力强的特点,被广泛应用于各个领域。本课题基于天津市科技计划项目“广域危险环境下泄漏监测预警与突发事故辅助救援系统”(10ZCKFSF01400)进行研究。稳定性是移动机器人工作性能的重要指标,针对实际环境下的运行需求,本文围绕机器人的姿态变化、运动能力和稳定性判定进行研究。根据轮腿式机器人的结构特点和姿态变化方式,基于机器人空间刚体速度完成接地角计算,并运用坐标变换法建立机器人在非结构环境中的运动学模型,得出机器人轮地接触点和质心的坐标表示。针对不同工作状态,研究机器人初始姿态的设定和不同地形下的越障姿态,并推导得出机器人摆臂的姿态变化与平台姿态的运动学关系。研究了机器人面对台阶、凸台、沟槽和小型障碍的通过能力,得出机器人四轮着地时可直接通过地形的包容条件及其结构特征对通过能力的影响。通过对机器人受冲击和紧急制动状态下稳定性的研究,验证了机器人运动速度的合理性。从力和力矩角度对机器人斜坡运动状态进行分析,得出机器人可稳定运行的最大斜坡坡度,验证了摆腿姿态合理变化对运动能力的影响。通过对斜坡转向的研究得出机器人瞬时转向中心的变化规律,为转向运动时保证机器人的稳定性奠定了基础。充分研究现有机器人稳定性判据,对各稳定性判定方法进行系统总结和仿真比较,确定各种方法的适用范围和优缺点。针对本文的研究平台和应用环境,综合考虑合外力和干扰力矩对稳定性的影响,对传统的力-角稳定性判据进行扩展,得出更为准确、全面的机器人稳定性判定方法。运用此方法对机器人的静态稳定性和动态稳定性进行仿真分析,验证了判定方法的合理性。运用ADAMS软件对机器人进行仿真,得出机器人攀爬台阶和斜坡转向时相关参数的变化,验证了机器人的运动性能。