为了提高工作效率并降低人工误差,我国林区管护智能化程度逐步提高,包括以机械设备代替人力完成林区生态环境监测、信息采集、林区测绘与资源监管等。本文设计一种重心可调的林用足式底盘,主要用于负载信息采集与测绘等工作的轻型设备。足式底盘每条支腿独立运动且可以根据足端轨迹规划实现各种动作与姿态,与轮式底盘与履带式底盘相比,具有较好的地形适应与通过能力。为了提高底盘在林区地形下的稳定性能,设计三自由度重心调整结构,可以主动调整底盘整机重心位置。本文研究内容、结果与创新点主要包括:1.利用高速摄像法和三维运动采集系统,记录并解析了山羊攀爬不同斜度台阶地形的运动特征。通过函数拟合,建立了关节角度、足端轨迹与时间线性关系的数学模型。2.基于山羊运动特征,简化山羊结构设计一种重心可调的足式林用底盘,利用重心调整结构调整整机重心位置。分析了整机质心与配重调整参数的相关性,建立了整机质心的位置模型。根据底盘支腿结构在基坐标系的位置变化,确定支腿足端的相对位置。计算了底盘支腿的运动空间,建立了正、逆运动学模型,得到支腿末端变化速度的雅可比矩阵,并对单支腿的动力学进行分析,完成了仿真实验。3.根据步态规划方法与重心调整量研究了林用底盘的步态规划,确定了底盘运动的步态顺序及配重调整过程;基于山羊足端轨迹模型和复合摆线法,规划了足端运动轨迹,仿真实验证明了步态规划与轨迹规划的可行性。4.对重心可调的林用足式底盘的稳定性进行研究,基于规范化能量稳定裕度,研究了地形倾斜度、底盘重心高度与整机稳定裕度的相关性。基于稳定裕度,研究底盘在斜坡地形下的重心稳定区域,提出一种重心调整结构的调整方法。建立了重心调整机构的参数调整量与稳定裕度相关性模型,确定了最优参数值。结果显示,以上方法可以有效的调整整机质心位置,提高稳定裕度。5.基于底盘支腿逆运动方程和足端轨迹方程,利用Matlab＿Adams对底盘的运动与重心调整方法的正确性进行验证。完成了实物样机的加工与装配,样机支腿运动空间测取参数与理论值一致。利用RS485通信和Labview编写测试程序,并进行单支腿测试。另外,完成重心可调式林用底盘的静态稳定性实验。本文内容为林业机械应用领域的研究提供一种新思路与方法,为进一步改进和开发林用足式底盘提供了理论与技术基础。