机械工程学报

作者：史羽胜, 张明路, 张小俊, 焦世龙, 焦鑫, 李满宏

单位：河北工业大学机械工程学院 天津 300401

关键词：移动机器人,变形车轮,结构设计,参数优化,越障分析；

基金：国家自然科学基金(U1913211,52275016)、河北省中央引导地方科技发展资金(226Z1801G,226Z1811G)、河北省高等学校科学技术研究项目(JZX2023015,CXZX2025002)、国家重点实验室优秀青年创新基金(EERI_OY2021004)和河北省省级科技计划(225676163GH)资助项目。

为提高小型移动机器人在复杂环境中的适应能力，提出了一种具有被动变形车轮的新型轮腿复合机器人，继承了传统轮式机器人运动平稳和控制简捷特性，车轮变形后变径比可达2.3，依靠车轮与障碍地形之间的约束力即可实现车轮构型的被动转变。对车轮变形和复原过程进行了受力分析，并以变形能力和越障高度为目标，采用多目标优化设计方法优化了车轮结构参数。在被动变形车轮的基础上，机器人可根据车轮与地形间摩擦状态变化或通过控制前后车轮相对转速实现轮式与腿式运动模式的主被动切换。通过建立机器人越障力学模型，研究了机器人参数对越障稳定性的影响规律，并实验验证了机器人可借助车轮变形实现较高障碍的跨越。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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