随着科技的发展,人类需要探索的地方越来越广,甚至延伸到人类自身难以到达的地方,对载运工具提出了更高的要求。足式步行车可以行走在崎岖的地面,帮助人类扩展探索范围,得到了越来越广泛的应用。而步行车的行走机构与其运动性能直接相关。不同机构会产生不同的足端运动空间和越障能力,更关系到行走时的能量消耗。近年来节能减排作为可持续发展的一个重要组成部分,设计低能耗的步行车行走机构具有重要的意义和价值。本文研究的主要目标是设计出一种新型的步行车行走机构并验证其低能耗特性。行走机构根据结构不同可分为闭链式行走机构和开链式行走机构,闭链式行走机构相较于开链式行走机构具有刚度大、稳定性好等优点。最近的研究表明闭链式行走机构可以从结构上消除开链式行走机构中产生的反驱动现象,避免了多余的能量消耗。在驱动解耦机构上执行器的运动由多个驱动器共同协调完成,一个或多个驱动器的运动只产生执行器上某一方向的运动,且不同方向上的运动互相独立,足端运动得到了在两个方向上甚至多个方向上的解耦。本文在原有研究的基础上,设计能够降低步行车能耗的具有驱动解耦特性的闭链式步行机构。本文的研究内容主要是完成一种新型的命名为共线驱动解耦机构的平面五杆机构的完整设计过程,其运动特点是两个处于同一直线上的移动驱动器共同承担腿部向前运动时的驱动力和支撑力。建立了单腿机构的几何模型,推导了正运动学、逆运动学和动力学方程,并提出实现各种腿部动作的驱动器动作次序,建立了搭载新行走机构六足步行车的三维模型,同时建立了对比方案的步行车模型。接下来对此机构的各杆长进行优化,研究杆件长度对越障能力和足端运动空间的影响,寻找在给定的杆长范围内的最优杆长。最后将两种搭载不同行走机构的步行车进行动力学仿真,通过对比两种方案的仿真数据可以得出共线驱动解耦机构的移动副能耗明显小于分散驱动解耦机构,达到了降低能耗的目标。本文创造性地将机构学设计原理同连杆机构的拓扑学结合,得出了五杆机构是实现步行车足在三维空间中可达到任意点的最简单机构。通过仿真得知共线驱动腿部机构相比分散驱动腿部机构达到降低能耗的目标。设计方案从结构上改善多个驱动器驱动力分配不均的情况,降低了对单个驱动器的峰值功率,放宽了驱动器的选型范围,降低了驱动器的体积和重量,降低了物理样机制造的成本。