生活中各种自然灾害、事故容易使人们的生命财产遭受严重损失。而救援机器人的出现能在一定程度上减小该损失。由于灾后现场的复杂性和不可预测性,大多数救援机器人在救援行动中只能完成某一类特定任务,灾害救援行动的快速性和全面性难以进一步提高。因此,研究一款适应能力强的多任务救援机器人显得尤为重要。本文基于城市灾害救援的背景,设计了一款携带机械臂的履带救援机器人,完成了复杂环境通过、机械臂操作、现场探测、自主导航以及伤员运输等五项任务,整体上满足了复杂救援行动的需求。首先,针对所拟定的救援行动中机器人需要完成的五项任务,设计了一款携带机械臂的履带救援机器人。该机器人包括双摆臂履带底盘、质心调整平台、具有柔性关节的四自由度机械臂、载人平台以及传感器系统。双摆臂履带底盘有较强的越障能力,通过将摆臂附着在障碍物上来帮助底盘攀爬障碍。质心调整平台通过平行四连杆机构前后移动来调整机器人整机质心位置,使机器人障碍通过能力进一步增强。安装在平台上的四自由度机械臂可执行清理障碍物、操作阀门、开关房门等工作。在机械臂的腕上设计了被动柔性关节,可增加机械臂操作的灵活性。载人平台使机器人具有运送伤员的能力。机器人携带普通相机、红外热成像相机、激光雷达、深度相机等传感器完成现场探测和自主导航任务。然后,对履带救援机器人的履带底盘和机械臂进行了运动分析。通过分析机器人的质心与不同障碍物关键边缘的位置关系,进行了履带底盘在不同障碍场景下越障机理的研究,得到双摆臂履带底盘在各类障碍下的理论越障极限:最大纵向攀爬斜坡角度为75.9°,最大横向斜坡行驶角度为64.3°,最大攀爬台阶高度为433mm,最大跨越壕沟宽度为703mm,能够爬上符合国家标准的楼梯。建立了机械臂运动学模型,分析其工作空间,并以旋转阀门扳手为场景对机械臂各关节轨迹进行了规划,评价了柔性关节的被动柔顺效果。接下来,进行了携带机械臂的履带救援机器人的动力学仿真实验。对履带底盘进行了动力学仿真,包括平地直行、平地转向、攀爬斜坡、攀爬台阶、攀爬楼梯、跨越壕沟、运送伤员等工况,分析了履带底盘在不同工况下的运动特点,验证了履带底盘的障碍通过能力,并对其动力系统参数进行了校核。最后,完成了携带机械臂的履带救援机器人的整车操作任务仿真。设置了搬运物体越过随机路面以及铺设板件通过壕沟两项任务,验证了救援机器人的操作能力和复杂任务处理能力,并对其在实际应用中的效果进行了分析。