室内环境下服务机器人的研究一直是机器人研究领域的热点问题。移动底盘作为服务机器人的重要组成部分,不但决定了服务机器人能否实现预定的运动功能,同时也在某种程度上影响了服务机器人的控制性能。良好的移动机构与悬挂机构设计有利于实现多样化的运动,同时也能够提高服务机器人对环境的适应能力,因此开展其结构设计与分析研究具有重要的理论意义和应用价值。本文的主要内容包括:(1)选取了底盘的移动机构构型;计算了典型运行工况下的驱动力;基于移动底盘的静态稳定性、运行平稳性、越障驱动力和转弯驱动力,构建了面向移动机构构型的多目标优化模型,利用遗传算法获得了最优解;完成了驱动电机的选型。(2)总结了移动底盘现有悬挂机构及汽车独立悬架基本类型的应用特点;针对移动底盘的设计需求分别提出了横臂独立悬挂机构和纵臂独立悬挂机构,并对其结构和越障原理进行介绍;提出了悬挂机构中压缩弹簧刚度的计算方法;分别完成了弹簧设计及弹簧减振器的选型。(3)分析了移动底盘在全局和局部参考坐标系中位姿的映射关系,建立了双轮差速移动机构的正向运动学模型和逆向运动学模型;分析了移动底盘的运动学约束问题;应用拉格朗日方程法推导了移动底盘的正向动力学模型,结合正向运动学模型和正向动力学模型得到了基于驱动轮角速度的逆向动力学模型。(4)基于ADAMS虚拟样机技术对移动底盘的平地加速行驶、转弯行驶进行仿真分析,验证了运动学模型与动力学模型的正确性;以移动底盘的质心角度、驱动轮的对地接触力及驱动力矩作为性能评价指标,对分别采用两种独立悬挂机构以及多目标优化前后的移动底盘进行越障仿真。结果表明,在运行平稳性和能耗特性方面,横臂独立悬挂移动底盘优于纵臂独立悬挂移动底盘,多目标优化设计优于传统设计。(5)以横臂式独立悬挂机构的移动底盘为样机设计方案,完成了移动底盘物理样机的试制与装配。