机械工程学报

作者：刘建峰, 孟庆凯, 舒用杰, 柯志芳, 刘城, 魏巍

单位：1. 北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081;2. 北京理工大学重庆创新中心 重庆 401122;3. 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 嘉兴 314001

关键词：陆空无人平台,变形轮设计,轮爪运动,运动学分析；

基金：北京市自然科学基金资助项目(3244036)。

针对陆空两用无人平台的在复杂楼宇行驶环境中难以穿行且越障能力有限的问题，提出了一种具有大展开比特征的高通过性变形轮爪构型无人平台，可从圆轮状态切换至轮爪状态。然后建立以变形轮变形触发力矩和压力角均值最小为目标的结构参数优化模型，采用二次序列规划法(SQP)对该约束优化问题进行求解。此外，基于对单个变形轮的周期性运动分析，搭建了无人平台整机运动学模型，并通过多体动力学仿真和动作捕捉试验对理论模型进行了验证。结果表明，相较于优化前的初始结构，优化后的变形触发力矩降低了20%，压力角均值下降了38.5%，优化后的触发力矩理论值与仿真结果的误差仅为6.25%。根据优化结果得到的无人平台整机位移与速度曲线与仿真及试验结果的趋势基本一致，变形轮爪式无人平台在展开比为2.0时可越过高度为500 mm的障碍物，为后续高通过性无人平台动力学模型和轨迹优化提供了理论基础。

来源：2025年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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