履帶式機器人可以在凹凸不平的地面上行走，還可以跨越障礙，能爬坡度較小的樓梯。缺點是小車在前進、後退時會產生滑動，且轉彎靠左右履帶的速度差，轉彎阻力大，不能精確確定回轉半徑。
這種結構一般有兩個主動輪，分別由兩個直流減速電機控制，當兩個減速電機轉速相同時，車身直行（前進或後退），當兩個減速電機有速度差時，車身可左轉或右轉。履帶小車重心低，行駛平穩、容易控制。設計成一節或二節、三節或多節均可。
同時，履帶支撐面積大，接地比壓小，越野機動性好，爬坡、越溝等性能均優於輪式移動機構。但這種結構稍複雜，運動慣性大，減振能力差。
履帶式機器人的重量主要是通過支撐輪壓於履帶板的軌道傳遞到地面上。因此可安裝5～9個支撐輪，相鄰兩支撐輪之間的距離通常小於履帶節距的1.5倍。
競賽時，履帶一般採用同步帶輪及同步帶製作，也可以採用雙面同步帶。雙面同步帶摩擦力大，行駛穩定，當設計合理時，可以實現爬樓梯的功能。
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