近年来,随着经济社会的发展,对煤炭资源的开发不断的增加,随之而来的各种矿难事件也不断增加。由于灾难发生的突然性,搜索人员无法了解矿井下的情况,难以在第一时间进入现场,许多矿工因救援不及时而丧生。因此开发一种用于井下搜索的机器人就显得格外重要。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,建立了煤矿搜索机器人的运动学模型,对机器人的运动性能进行分析,基于空间分割和遗传算法相结合的混合算法求解机器人的逆运动学。在运动学分析的基础上,采用牛顿-欧拉法建立煤矿搜索机器人的动力学模型,对机器人的动力学性能和稳定性进行了分析,为控制提供理论依据。其次,对机器人进行越障能力分析及运动规划两方面研究:针对井下复杂的地形环境分析了机器人的越障能力,规划了机器人爬坡、爬楼梯、跨沟以及翻越垂直障碍的方法和步骤。然后基于动力学仿真软件RecurDyn对机器人进行了运动仿真。针对井下各种复杂的地形障碍,对机器人平地行走、爬坡、爬楼梯、跨越沟壑以及最难翻越的垂直障碍进行了运动仿真,验证了越障能力分析和运动规划理论的正确性。为控制机器人越障提供理论依据。最后,基于模块化的设计思想研制了机器人的嵌入式控制系统。该系统由主控模块、电机驱动模块、多传感器数据采集模块和图像采集模块组成。以ARM芯片为核心设计了主控模块和多传感器数据采集模块单元;在硬件的基础上设计了软件系统。该嵌入式控制系统能够控制机器人完成俯仰、偏航、图像采集等任务以及实现机器人与上位机之间的无线通讯功能。然后对设计的控制系统进行实验分析,验证了控制系统设计的有效性。