随着地面力学研究水平的提高和机器人技术的发展，以及任务的多样化，设计能够适应复杂环境的机器人成为近些年来研究的热点问题。对硬地面和流体环境中运动原则的探索和理解已经达到了很高的程度，然而，分析机器人在松软介质环境（如沙漠，海滩，沼泽等）中的运动仍然非常困难。松软地面作为一种典型的复杂环境，会极大降低传统的轮式或履带式机器人的机动性和通过性，对机器人的性能构成极大的挑战。移动机构和松软介质之间的相互作用主要取决于移动机构的结构设计，介质本身的性质，以及控制策略等。这种相互作用对机器人的移动性能起到非常重要的作用。　　 本文主要通过理论与实验相结合的方法分析机器人腿部与松软介质（干沙，湿沙和泥）相互作用过程。本文利用这种方法，成功实现了对相互作用过程中作用在腿部的力和转矩的预测，揭示了一种新型的半椭圆腿式推进机构在松软介质环境中的推进优势。在此基础上，进一步探索了角速度和腿部曲线形状对推进性能的影响，这些工作可以被用来指导机器人推进机构的设计和控制策略的选择。　　 该方法综合了改进的RFT模型和拖杆实验，可以被用来预测穿透松软介质时移动机构受到的反作用和评估机器人的运动表现。　　 已有的RFT只适用同一平面内的低速运动，针对移动机构和松软介质相互作用过程中各个微元深度和速度的变化，本文对其进行了如下改进:加入描述速度方向和大小影响变量，既简化了模型又考虑到了由微元速度大小不同带来的影响;加入了描述深度影响的变量，以此来描述RFT微元的受力随深度的变化关系。　　 同时，本文通过在不同速度方向、不同速度大小、不同深度下的拖杆实验来模拟RFT微元的实际运动和受力情况，利用所测得的拖杆受力来代替RFT微元的实际受力。