机器人在野外田间的工作环境远恶劣于城市环境,主要体现在野外环境下,道路复杂多变、崎岖起伏,信号强度较弱。因此,在该环境下,加大了履带式机器人自走的难度。针对在崎岖山地环境下自走式履带机器人易丢失GNSS信号、姿态波动大、跟踪精度低等问题,本文在分析比较现有研究的基础上,对三维崎岖路面履带机器人控制方法进行了研究。设计了一种基于降维变系数的三维滑模控制(SMC)控制策略并搭载航迹推算导航系统,同时,对其进行了理论推导、仿真与试验,并且该控算法不仅能够在崎岖三维状态下能够完成预定工作,同时也能够提高二维平整路面环境下的跟踪精度。完成的相关工作与结论如下:(1)在查阅国内外研究现状的基础上,总结并分析了现有导航控制已经完成的主要工作与不足之处,针对现有的研究成果,搭建整机试验平台,采用stm32f407作为微控制单元,并完成了电机驱动器等部件的选择;(2)分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型,建立了降维运动学几何模型与误差方程;(3)搭建航迹推算(DR)导航系统与基于降维变系数的滑模控制姿态控制系统,并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真。仿真结果表明,平整路面仿真中行驶方向误差逐渐减少并趋近于0,侧向位置偏差在±20cm内波动,并在1s内完成姿态调整;崎岖路面仿真中三轴位置误差均控制在±10cm范围内,同样可在1s内完成姿态调整。(4)在平整路面与崎岖路面上进行导航跟踪试验,机器人跟踪稳定后的横向偏差分别在-2.9～8.8cm与-14.3～21.5cm内波动,姿态误差分别控制在±5°与±2°内,满足实际导航与跟踪需求。通过建立一种基于航迹推算的姿态调整系统,以达到控制履带机器人在平整路面与非平整崎岖路面完成路径跟踪与姿态调整的目的。