王永敢, 张俊敏, 王永娟, 向宇, 倪肖杨

(1.南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 210094; 2.中国兵器工业第208研究所, 北京 100081)

随着机器人技术的发展，一些用于运载、侦察、探测等用途的机器人不断涌现[1-3]，但这些机器人一般只适应单一的陆地环境，而对于战场上的水面环境则难以适应，因而设计一种具有一定越障能力、一定水面行驶能力的机器人作为运载平台显得尤为重要，结合履带式机器人及船的结构特点设计了一种水陆两栖机器人作为运载平台。所设计的水陆两栖机器人(以下简称机器人)需满足水陆运动的一些性能。因此对该水陆两栖机器人进行水陆运动性能研究以提高水陆运动能力。本文在所设计的水陆两栖机器人基础上，主要从步态规划的角度进行陆地的爬台阶能力分析，并基于动力学规律寻找机器人受强瞬态冲击保持稳定性的条件，最后采用数值仿真的方法对机器人水中行驶阻力、行驶压力进行分析。

1 陆地爬台阶能力分析

1.1 机器人模型

设计的水陆两栖机器人如图1所示，前后摆臂履带具有绕摆臂轮旋转360°的活动角度，通过履带摆臂之间的任意夹角组合可实现机器人步态的变化，机器人爬台阶的高度不仅受自身结构参数的影响，而且还与爬台阶时的步态有关，对机器人爬台阶步态进行研究以发挥机器人爬台阶的最大能力[4-7]。

图1 水陆两栖运载机器人

1.2 质心变化关系

机器人前摆臂L1,摆臂L2与中间履带L的夹角变化使机器人质心发生变化。……