煤矿井下容易发生瓦斯、煤尘等爆炸事故。事故发生后,井下环境异常凶险,救援人员难以在第一时间进入,许多矿工因救援不及时而丧生。因此,煤矿井下搜索机器人的研制对提高煤矿事故应急抢险能力、减少人员伤亡、决策建议具有重要的实际意义。本文结合国家863项目“煤矿井下搜索机器人研制”,主要完成了如下的研究内容:首先,设计出搜索机器人的本体结构。该机器人采用五单元模块串联、多履带构型、多关节铰接的蛇形结构,利用正压防爆。五个单元模块由四个关节串联铰接,关节间有软管相通,用于走线和通气。机器人配备各类检测元件,先行进入井下,探测井下环境和人员情况,通过其释放在巷道内的小型通讯节点,将信息实时返回。其次,建立了机器人运动学和动力学模型,对机器人的运动性能进行了分析。建立了原地微调和全地移动两种状态下的机器人运动学模型,重点验证了机器人的跟随特性,对最难翻越的楼梯障碍进行了越障动作规划。根据履带与地面之间的力学关系,建立了两种姿态下的转弯模型,并重点研究了偏航角对转弯半径的影响。采用牛顿欧拉法,对机器人平面行走建立了动力学模型,分析了机器人这种情况下的动态特性,为进一步分析机器人在不同地形下的动态特性提供了理论模型。最后,基于动力学仿真软件RecurDyn对机器人进行了运动仿真。针对抽象出的含有特殊障碍的不同地形,对机器人平地行走、爬坡、翻越阶梯、跨越沟壑等运动进行了仿真,验证了机器人的基本功能和结构设计的合理性;对最难翻越的楼梯障碍进行了仿真分析,验证了越障理论的正确性。