履带机器人专题

  履带式机器人是智能移动机器人基础研究的载体，可搭载机械手等搬运设备、武器设备、消防设施、探测设备、抢险设备、仿人形语言交互平台等，用于远程遥控搬运、探测、救助、警用防爆、危险环境无人作业等场合。

  从20世纪80年代起，国外就对小型履带式机器人开展了系统研究。其中影响较大的是美国的NUGV机器人、URBOT和Talon机器人。此外，其它国家也相继开发了履带式机器人，如英国研制的Super Wheelbarrow排爆机器人、加拿大谢布鲁克大学研制的AZIMUT机器人和日本的Helios机器人。我国对履带式机器人的研究也取得了一定成果，如北京航空航天大学研制的可重构履腿机器人、沈阳自动化研究所研制的CLIMBER机器人、北京理工大学研制的四履腿机器人等。

  履带式机器人的履带支承面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥交大牵引力，并且履带不怕扎、割等机械损伤。总的来说，履带式移动机器人主要具有以下优点：

  （1)支撑面积大，接地比压小，适合于松软或泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小，通过性能较好；

  （3)履带支撑面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力；

  （1)部分履带式移动机器人质量和体积过大，结构较为复杂，这不仅影响了机器人的灵活性且增加生产所带来的成本。因此应适当减小机器人的体积，以减轻其质量。

  （2)减震性能较差，且零件易损坏。与足式和轮式机器人相比，履带式机器人的稳定性和适应性要进一步提升。

  （4)应寻求新型可靠的能源为机器人提供动力，使其真正的完成长时间在野外行走。

  履带式移动机器人具有较强的实用性和广泛的适用性，对履带式机器人的研究有以下趋势：

  （1）轮履复合式机器人。该机器人兼有履带式机器人以及轮式机器人的优点，因此其应用更加广泛。

  （2）自重构机器人。该机器人比固定结构的履带式机器人对地形的适应性更强，可应用的场合更广。

  （3）模块化、标准化机器人控制管理系统。自重构机器人系统能简化机器人的结构设计，降低机器人制造成本，增加机器人的功能，并实现机器人的自修理。空间、海底、军事侦察、核电站检修等许多场合需要执行的任务种类很多，特别需要研究和应用具有自主变形力的自重构机器人。

  在星球表面探索、地震或事故现场救灾、自然界未知事物探索等环境中工作的移动机器人，往往面临着复杂、未知、多变的非结构环境，应拥有非常良好的适应性、灵活性。移动机器人应当能够依靠自身的功能，克服环境的不确定性，有效地达成目标，因此，很有必要研究非结构环境的特点和移动机器人的机构实现问题。本文介绍一种适用于非结构环境的履带腿复合移动机器人，采用履带腿式复合移动机构的机器人机构简洁，对非结构环境的适应性好，动作灵活，具有广泛的实际应用。

  如图为履带腿式移动机器人整体结构简图，图中3、4、6、9、10 为机器人履带移动机构部分，可以在一定程度上完成移动机器人的行驶、转弯等功能；5、7、8为移动机器人的腿移动机构部分，腿可以绕自身转轴实现360∘圆周运动；其余部分为车体，可装载各种设备。本体的履带部分与腿机构的履带部分具有相同的结构尺寸，这种移动机器人具有与一般关节履带移动机器人相同的转弯、直线行走、越障、爬坡、过沟等功能，此外，由于腿机构结构尺寸与众不同，与其他外观尺寸相同的移动机器人相比各项功能有所提高。

  整个机器人结构对称分布，车体两侧安装履带及腿移动机构，电机、传动机构、减速装置安装在车体内部。履带本体外装有缓冲筋条，可以减缓履带行走过程中的冲击，提高履带行走的平稳性，并可延长履带的常规使用的寿命。履带腿机构可以绕转轴旋转，根据不同的地形形成不同的机器人构型，以更好的适应复杂的地形环境。当在机器人在较为平坦的地面行驶时，履带腿机构与本体重合，能减小机器人行走过程中的阻力；当机器人跨越壕沟时，履带腿机构打开与本体成180∘，以提高履带机器人整体宽度，提高其跨越能力。

  对于在非结构环境中工作的机器人，由于和环境存在相互作用，可能会超出机器人保持平衡的极限范围，致使移动机器人发生倾覆。而履带腿式移动机器人，能够最终靠改变移动机器人腿和本体之间的相对位置，实现倾覆后自动复位的功能，自动复位过程如图所示。

  非结构环境中行走的移动机器人，在某些情况下一定要通过阶梯和类似阶梯的地形。在这种地形下机器人倾斜行走将会面临以下危险：

  当遭遇台阶类路面环境时，履带腿式移动机器人位于较高平面上的一侧履带与履带腿机构共线，另一侧履带腿打开至一定角度与较低平面接触，每一条履带分别在各自的电机驱动下使机器人沿台阶侧向行驶。当台阶高度较高，履带腿机构打开与履带机构成90∘角时，履带腿机构接触不到较低平面，则机器人无法再此台阶上完成侧向行驶功能。

  非结构环境是多样的、复杂的三维地形，由平坦的地面、斜坡、障碍、台阶、壕沟、浅坑等地形组成，这种地形特点可以视为如图所示的三种典型地形的组合：斜坡、向上台阶、向下台阶。如果移动机器人能够以某种动作或动作序列适应这几种典型地形，则能够最终靠动作序列的有效组合达到适应复杂三维地形的目的。下面分析履带腿式移动机器人在这几种典型地形下的移动特性和通过性。

  履带腿式移动机器人的两种移动机构均有履带，具有很强的斜坡行走能力。当移动机器人以任意方位角置于具有倾角的斜坡上时，如图（a）所示，过该机器人的重心向水平地面作垂线，与斜坡平面交于P点。随着斜坡倾角θ的变化，P点沿着梯度线移动。该移动机器人与斜面接触的点、线、面构成稳定区域.当交点P移动出稳定区域后，移动机器人将会沿倾翻边界发生倾翻。

  履带腿式机器人的移动机构在不同的地形下具有不一样的姿态，同时也具有不一样的倾翻边界，如图（b）、（c）、（d）三种情况分别为α=0∘，α=180∘，0∘＜α＜180∘。我们假设机器人不会在行走时出现180∘＜α＜360∘这种姿态。

  下面以图（c）为例分析移动机器人倾翻过程。由图（e）得知，移动机器人在斜坡上倾翻的边界为ABCDEF，W为重心, 为O重心向ABCDEF区作投影所得的垂足，P点为过重心W的重力线与斜面的交点。若坡度逐渐增加，P点沿过O点的梯度线向下移动。当交点在CD边界Q点时，移动机器人处于临界稳定状态。此时的坡度角θ就是移动机器人以一定的方位角ψ置于斜坡上的倾翻角∠OWQ 。当移动机器人在斜坡上的方位角ψ改变时，移动机器人的临界倾翻角也相应改变，且tan∠OWQ=OQ/OW，重心的位置由实际测量值确定。其他边界的倾翻角也可同样确定。

  当斜坡的倾斜角度θ增加到某一特定数值(由斜坡的地表状况决定) ，移动机器人将发生下滑现象。由静力学受力分析可知：θ≥arctan(f)时，移动机器人将会下滑,其中f为移动机器人与地面的摩擦系数，当fmax=1 时，θ≥45∘。

  利用履带和腿移动机构的特点，协调控制履带腿移动机器人的姿态，能够使机器人翻越具有一定高度的台阶。履带腿移动机器人的翻越方式有两种，一种是先将腿移动机构支撑在障碍物上，履带车体部分与地面接触，在正常行进的过程中翻越障碍。另一种是改变履带和腿移动机构的相对位置，先将履带移动机构支撑在障碍物上，腿机构部分与地面接触，然后通过腿机构履带的驱动，翻越障碍。以上两种翻越台阶的具体过程如下图所示。

  移动机器人的翻越高度Η与机器人翻越方式有关，翻越方法不一样则翻越高度也不同。如图方式建立坐标系。

  （1）当移动机器人的重心始终位于P平面的左侧时(P垂直于履带车体且过驱动车轮的轴线) ，为了越过障碍，支撑点应当一直在相互连接的两段履带中与地面接触的那一段履带的底侧，图（b）中支撑点Α到地平面的距离即为翻越高度Η。为使翻越高度更大，应当将不与地面接触的那部分履带置于水平位置。

  （2）当移动机器人的重心位于P平面的右侧时，为使越障能力最大，支撑点应当在相互连接的两段履带中没有与地面接触的那一段履带的底侧。

  下台阶时，移动机器人能先将腿机构垂直支地，然后移动，在重心移出障碍外后，改变重心位置，缓慢达到地面，在此过程中重心位置连续变化，能够下台阶的最大高度为腿机构的长度。

  非结构环境的地形可以视为一系列典型地形的组合，组合方式有很多种。阶梯和壕沟是两种很常见的、有特点的地形。阶梯可以视为多个台阶的组合，壕沟可以视为下台阶和上台阶的组合，其他地形也能分解成典型地形的组合。下面分析移动机器人在这两种地形下的运动特性。

  移动机器人在阶梯地形下行走是一个不断上台阶的过程，此处仅讨论腿机构在前的爬阶梯过程。在不一样的情况下，移动机器人上阶梯的运动状态由履带移动机构的特性和阶梯的具体参数决定，机器人攀爬阶梯如图所示。

  移动机器人能够使用单腿或双腿过沟，由于重心受腿机构位置的影响，不同姿态下的机器人具有不一样的越沟宽度限制。履带腿移动机构可以越过一定宽度的壕沟，跨越过程如图所示。

  当机器人接近壕沟的右边沿时，如果要越过壕沟，则机器人重心前部的有效车体长度L1应当大于壕沟的宽度L；当机器人接近壕沟的左边沿时，机器人重心后部的有效长度L2应当不小于壕沟的宽度L，即壕沟的宽度一定要满足以下两个条件：

  变胞机构于1988年首次提出，这一新类型机构可以依据环境和工况的变化和任务需求来做自我重组和重构，自提出以来广泛地应用于制造业和机器人。

  根据不同环境的要求，从变胞机构的原理出发，设计一变胞机器人，并建立变胞机器人的三维模型，该机器人有3个构态，三个构态之间可以相互转换。

  由于变胞机构是具有变拓扑结构的机构，变胞机构的描述方法需要符合自身的特点，每一拓扑结构图可采用邻接矩阵表示，并可进行矩阵运算，仅根据拓扑图的变换来进行变胞机器人的设计。所设计的变胞机器人具体设计的具体方案如下：首先设计出构态一的拓扑图，如图所示。

  根据图1可以构造出如下方案：其中1为箱体，2、4、6、8为连杆，3、5、7、9为由轮子、履带和加长臂构成的构件，10为地面。每一条履带都通过一个加长臂、两个关节和机器人主体相联。通过电机的驱动，每条履带都能轻松实现任意角度或方向的伸展、折叠或旋转。通过这一些履带、关节和加长臂的不同的组合方式，我们就能够得到机器人不同的构态，不同的构态能适应不同环境的需要。构态一的姿态简图，如下图所示

  将构件3、5、7、9折叠分别和2、4、6、8合并，可以得到新的拓扑图，此即为该机器人的第二构态。相应的拓扑图、姿态简图，如图所示。

  这种构态有比较好的隐蔽性和钻洞能力，从而可以进行侦查工作。将构态一的高副转为低副，可以得到另一个新的拓扑图和邻接矩阵，即第三构态，其拓扑图、姿态简图如图所示。此构态可以以全站立姿式用履带行走，能好地观察周围环境；这样可以有比较好的视野，可以在行进中更好地观察周围环境。

  根据构态一的描述，可以构建出机器人的三维结构简图，如图所示。构件4和1、5之间为转动副，1和10之间为平行副。构件5是由两个轮子、一个连杆和一条履带构成，构件5中所加的约束为两个轮子为转动副、两个轮子上的转动副构成一个耦合副、轮子和履带之间为转动副。在构件4与5之间的转动副上添加一个驱动。由于该变胞机器人为对称机构，所以这里只列出构件1和4之间、4和5、之间及5和10之间所加的约束，其余3部分所加的约束相同，不同的是构架6和7、8和9之间的转动副不需添加驱动。

  为了实现构态一到构态二的转换，还需为构件2、4、6、8添加传感器，条件为2、4、6、8与10之间的夹角为零。实现构态二状态下机器人的三维结构简图如图所示。

  为了实现第三构态，需要将构态一中构件3、5、7、9钢化，所加的约束为2、4、6、8与1之间为固定约束，3、5、7、9与2、4、6、8之间添加转动副，运动条件为3、5、7、9与10垂直时停止运动。在4个转动副上添加4个驱动，即可实现构态三，如图所示。

  履带式底盘通过将环状的循环履带环绕在驱动轮和一系列滚轮外侧，使车轮不直接于地面接触，而是通过循环履带于地面发生作用，再通过驱动轮带动履带，实现车轮在履带上的相对滚动的同时，履带在地面反复向前铺设，从而带动底盘运动。履带式底盘的优点是着地面积比车轮式大，所以着地压强小；另外与路面粘着力较强，所能提供的驱动力大。

  根据履带底盘结构的不同，履带式移动机器人底盘主要有形状可变履带底盘和位置可变履带底盘两种结构形式。

  如图所示为一种形状可变履带底盘的外形示意图。底盘的主体部分是两条形状可变的履带，分别由两个主电动机驱动。当两条履带的速度相同时，底盘能够向前或向后移动；当两条履带的速度不同时，机器人实现转向运动。当主臂杆绕履带架上的轴旋转时，带动行星轮转动，从而实现履带的不同构形，以适应不一样的运动和作业环境。

  当遇到障碍物时，形状可变履带底盘能够最终靠改变自身结构适应地形。翻越过程如下：首先将两侧摆臂搭在台阶上，车体在行路机构和摆动机构的共同作用下顺利爬上第二个台阶，使车体实现地面、第一台阶、第二台阶的三点接触；然后行路机构动作，带动机器人缓慢上爬。下图为履带底盘翻越障碍a)和上下台阶b)不同的地面状况下履带底座结构的适应情况。

  如图所示为形状可变履带传动机构示意图。主电动机带动驱动轮运动，使履带转动。主臂电动机通过与电动机同轴的小齿轮与齿轮1啮合，一方面带动主臂杆转动；另一方面通过齿轮2、齿轮3和齿轮4的啮合，带动链轮旋转；链轮通过链条进一步使安装行星轮的曲柄回转。因为齿轮1和4，齿轮2和3的齿数分别相同，因此齿轮1和齿轮4的转速一致，而方向相反。加上链条两端的链轮齿数相等，使得主臂电动机工作时，主臂杆转过的角度与曲柄的绝对转角大小相等、方向相反。

  位置可变履带底盘是指履带相对于车置可以发生改变，这种位置的改变既可以是一个自由度的，也可以是两个自由度的。图示为一种二自由度变位履带机器人，各履带能够绕车体的水平轴线和垂直轴线偏转，从而改变底座的整体构形。

  下图为上述变位履带底盘传动机构示意图。由图a可知，当A轴转动时，通过一对锥齿轮的啮合，将运动传递给驱动轮，从而带动履带运动；当B轴转动时，通过另一对锥齿轮的啮合，带动与履带架相连的曲柄，使履带绕主动轴轴线回转变位；当C轴传动时，履带连同其安装架一起绕C轴线相对于车体转动，改变其位置。A、B、C三轴由一台电动机带动，通过切换A、B、C三个离合器，使之实现不同的传动路线，详细情况参见图b。

  变位履带机器人集履带式底盘和全方位轮式机构的优点于一身。当其履带沿一个自由度方向变位时，可用于攀爬阶梯和跨越沟渠，如图为变位履带机器人攀爬阶梯和跨越沟渠示意图；当其履带沿另一个自由度方向变位时，可实现车体的全方位行走方式，变位履带机器人移动方式如图所视。

  近些年来，很多学者、、专家、爱好者相继投入到履带式移动机器人的研究中来，下面介绍一种能在1.1米宽的道路上自由行走还可以攀越100mm台阶的小型履带机器人底盘总体机构。

  履带式行走底盘是将环状的循环履带环绕在驱动轮和一系列滚轮外侧，使车轮不直接与地面接触，通过循环履带与地面发生作用。马达带动驱动轮转动，驱动轮在减速器驱动转矩的作用下,通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合,连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力,而地面相应地给履带一个向前的反作用力, 这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时, 支重轮就在履带上表面向前滚动, 车轮在履带上的相对滚动的同时，履带在地面反复向前铺设，从而带动机器人运动。

  履带行路机构由“四轮一带”（驱动轮、支重轮、导向轮、拖带轮及履带）、张紧装置和缓冲弹簧、行路机构组成。各个机构需有充足的强度和刚度，并拥有非常良好的行进和转向能力。为了使整个机械结构紧密相连、稳定，履带底座采用对称布置。主动轮分别与两电机相连，带动履带运动，控制两只电机的运动速度大小和方向，实现机器人的前进、后退和转弯运动。如图为履带底座的结构简图。

  机器人的攀越能力定义为机器人正好能攀登的垂直矗立障碍的高度，对履带机器人而言，最大越障能力取决于重心位置和其各项几何参数。翻越障碍时，摆臂需要调整到不同的角度，从而会引起履带形状发生明显的变化。如图为摆臂不同的角度下履带形状的变化。

  观察摆臂不同的角度下履带底盘不难发现，摆臂部分的履带和从动轮的啮合点位置由A点和B点移动到了A′点和B′点,但摆臂部分履带节线长度没有变化，履带的张力保持不变。

  履带机器人攀越垂壁时其能越过的条件是机器人的重心铅垂线在直立过程中最大可能的与垂壁棱相一致，如图为机器人越障过程的极限状态。

  如图方式建立笛卡儿坐标系，由图中几何关系可以建立越障高度h和机器人倾角Φ之间的方程，通过对方程处理能得出越障高度h和机器人倾角Φ之间的函数关系，如下图所视。由图可知当越障高度为100mm时，机器人倾角约为35度，履带机器人能够越过100mm的台阶障碍。

  机器人运动的真实环境由许多不同的地形和地貌组成，但是所有的地形地貌都可以用典型的地形来构成，总结出主要分三种：斜坡、壕沟和台阶。这篇文章着重分析了摆臂履带机器人在保证安全性的基础上对于上述三种典型地形的通过性。

  在机器人跨越壕沟和登上台阶的过程中，只要重心能够越过就能够保证机器人的通过性。在分析机器人重心运动轨迹时，可把机器人看为车体和摇臂两部分，摇臂的转动导致重心不断发生变化。

  由于车体的对称性，机器人的重心在机器人中截面上，所以我们只考虑机器人重心在二维平面的分布状况。如图所示，车体的重心在(x0,y0)处，摇臂距前轴的距离为P，车体的质量为m1摇臂的质量为m2。以前轴为原点建立坐标系。机器人的重心坐标为：

  机器人在斜坡上运动时，其受力情况如图所示，机器人匀速行驶或静止时，其驱动力：

  在不同介质上运动的机器人，如果知道该介质最大静摩擦系数m0，就能够知道机器人能够行驶的最大坡度，最大坡度为：

  通过上述分析，我们大家可以根据机器人履带和运动地面的状况来确定一些陡坡能否安全爬升，并根据坡度和电机的特性，确定其运动过程最大加速度及爬升陡坡的快速性。

  如图为机器人跨越壕沟示意图。由前面的叙述，我们大家都知道机器人的重心可在以r为半径的圆上运动。由于摇臂展开时机器人的宽度较大，为了计算最大跨越壕沟宽度，摇臂一直为展开状态(如上图所示)。机器人最后越过壕沟时，重心放在最前端G。

  机器人在台阶上运动时不像斜坡和壕沟那样的平滑，如果完全采用人工操作，很可能由于操作不当导致机器人与台阶的硬碰撞，造成机器人的损伤。

  当机器人在爬越台阶时，机器人履带底线与地面之间的夹角将随时间而逐渐增加，其重心越过台阶的支撑点时，机器人就跨过了台阶完成爬越动作。

  履带机器人爬越台阶过程如图所视。机器人借助摆臂的初始摆角，在履带机构的驱使下，使其主履带前端搭靠在台阶的支撑点上，机器人继续移动，驱动摆臂逆时针摆动，当机器人重心越过台阶边缘时，旋转摆臂关节，机器人在自身重力影响下，车体下移，机器人成功地爬越台阶。

  机器人在上下台阶时，如果因为操作不当造成硬碰撞，则可能对机器人造成毁灭性的伤害并且会损失动力能源。同时机器人跨越障碍物时会受机器人自身尺寸、结构、驱动的限制而无法逾越。机器人上下障碍物的前提是机器人在前进的过程中从始至终保持平衡状态，即前进方向与障碍物方向垂直，并且机器人前进的过程中后轮无打滑现象。

  履带底座机器人在攀越台阶时，分为5个阶段进行，在分析前先设履带的运动速度v和摇臂的角速度w。

  如图为摆臂履带准备攀爬台阶示意图，建立坐标系，台阶顶点为坐标原点，X轴位水平线，Y轴位水平线的法线方向，履带地盘各尺寸如图所示。由图中几何关系可得

  此阶段机器人以速度v从远处前进，并将摇臂以角速度w打开至q1，根据上式可以计算出此时的机器人位置X1。假设机器人初始位置为X0，摆臂的位置为q0。则打开摆臂所需时间为

  如图为履带机器人开始攀爬台阶示意图，此时摆臂搭在台阶上，并沿逆时针摆动，底座继续向前运动，直至摆臂完全攀上台阶。在摇臂搭上台阶运动时有以下几何关系：

  机器人在爬升的过程中，运动的速度能适当减速为v1、w1。该过程的截止状态又分为以下两种：

  ① 摆臂首先运动至与台阶平齐，此时主履带还未到达台阶边缘，如上作图所示；

  ② 摆臂沿台阶向前运动，使主履带与台阶接触，然后摆臂反向摆动不与台阶接触。

  再前述状态下，机器人底座继续向前运动，当机器人到达图示位置即可放下摇臂，达到临界状态，机器人在重力的作用下爬上台阶。

  上式能够准确的看出q与a的关系与x无关，此状态下机器人的重心将可以跨过障碍物，跨越过程中可以适当降低速度。由于机器人重心最高点刚好跨过障碍，故电机做的功最小，减少能量损失。

  机器人完成临界状态后，摇臂反方向运动，机器人底座继续原方向运动，此时时器人重心前移。当a=0的时候，即底座与台阶平齐，爬升过程结束。

  如图为机器人攀越完成示意图，摆臂恢复到初始状态后，机器人加速至v继续前进。

  下台阶与攀爬台阶原理相同，都是通过摆动摆臂改变机器人重心位置，逐步完成攀爬和下降过程。下降过程也是分为5个阶段进行。

  如图为机器人准备下降示意图，此时机器人底盘前轮中心恰好与台阶前沿平齐，摆臂放平为下降做准备。

  ③当台阶很高时，即h l+r+（L-Lg），这时机器人无法平稳下降台阶，机器人会从台阶上直接摔下来。

  当机器人能够平稳下降台阶时，摆臂着地后，机器人继续向前运动，此时机器人状态如下左图所示。机器人运动至重心超过台阶前沿后，摆臂开始沿顺时针方向摆动，直至摆臂与地面平齐，如下右图为摆臂终止状态。

  机器人继续向前运动，同时摆臂继续向上摆动恢复至初始状态，运动至机器人后轮着沿，车体继续前行并下降，如图为下降阶段后轮着沿示意图。

  机器人下降到位，恢复至初始状态后，机器人加速继续前进。下图为下降结束机器人状态。

  （a）机器人能直接上楼梯，就等于机器人在斜面上运动，此时楼梯的宽度较窄，如上图（a）所示。保证机器人直接攀爬楼梯，必须满足：

  （c）楼梯有足够的宽度，此时机器人攀爬时与前面攀爬台阶情况相同，把楼梯当作一节节的台阶攀爬。

  履带式移动机器人的主要特征是两个履带独立驱动。其优点有，运动越障性好，可以原地转动，在不平的路面上运动性能好，能够最终靠松软路面。缺点是运动速度缓慢，速度和方向不能单独控制，摩擦力很大，能量损失大，需要保持履带的张紧。

  一般机器人的工作环境很复杂，例如普通地面，由于土质不同，可大致分为沙土、软浮土、碎石地面、宽阔的石头等；障碍物的形式也有很多，例如石块、土丘、倾倒的树木、熔岩;向下的台阶可以由横亘的河道、地面断层、土坑、陨石坑等形成。在移动机器人机构设计时，一定要考虑这些实际的工作环境，选择恰当的移动机构。使机器人能够在有障碍物、不平地面的环境下平稳行驶。

  履带机器人主要由三个部分所组成：两个履带体和一个中间体，如图所示。两个履带体分别是履带本体部分和摇臂部分，履带本体完成机器人的行驶，摇臂部分辅助本体部分完成翻身、越障、爬楼梯、跨越壕沟的功能。

  我们可以再一次进行选择多种移动机构，但是其接地曲线的构成应当采用两段或三段。为了使移动机构能完成翻身、越障、狭小地段原地转弯的能力，移动机器人的接地曲线不能复杂，采用两段移动履带较为合适。这样机构不是很复杂，能够大大减少驱动部件，同时又能轻松实现越障等复杂运动。

  履带本体部分传动结构如图所视，主运动电机输出的动力通过齿轮组减速后传递给主动带轮，主动带轮上挂有履带。减速齿轮组包括三个齿轮，传动比为2：1。

  履带本体的动力是由电机输出的动力通过齿轮组减速后传递给带轮，带轮再传递给履带而得到的。减速齿轮组包括三个齿轮，传动比为2：1。电机输出轴与齿轮2-20a之间有一个轴，轴上加工有一个D形孔，与电机的输出轴连接。齿轮2-20a与轴之间用一个键连接。为便于驱动摇臂部分，将齿轮2-40a上的轴制作成空心轴。此轴用两个键与齿轮2-20a连接，同样用两个键与带轮连接。带轮上安装履带本体，完成履带本体的驱动。

  如图为履带摇臂部分传动机构简图，履带摇臂部分与履带本体部分由不同的电机驱动。履带摇臂部分的动力是由电机输出的动力通过齿轮减速后传递给带轮，带轮再传递给履带而得到的。减速齿轮传动比为2：1。齿轮2-20b的内部也是一个D形孔，与电机的输出轴连接，实现了它的轴向连接。在齿轮2-20b上切一个平台，钻一个直径为1.5的螺纹孔，用一个顶丝固定，实现了齿轮的径向夹紧。动力通过齿轮传递给轴，轴上用四个螺钉与筋板连接，控制摇臂的上下摆动。筋板与带轮之间用止推轴承连接，防止轴向的滑动。如图为摇臂部分结构示意图。