轻巧灵便的沙基机器人不但可以完成沙漠探险,还可以用于月球表面探测。在对沙基机器人的研究过程中,人们发明了一种集合足式、轮式特点于一身的C形腿仿生六足机器人,其以较好的抓地性能,成为目前在松软沙基上行走性能最好的机器人,然而其在松软沙基的滑转率仍然较大。因此,研究C形腿轮与沙基间相互作用方式及其变化规律,对于降低C形腿轮的滑转率、提高沙基机器人的通过性,从而保障机器人工作的可靠性具有重要意义。为达到研究目的,需要采集C形腿轮在沙基中运动时的受力数据,并进行处理分析,以寻求C形腿轮的最优运动状态,使其在沙基中所处正压力和切向力的合力最大时的运动时间更长,为后续二维运动C形腿轮的优化及C形腿轮数学模型的建立提供数据支持。所以本论文的研究内容如下:(1)设计和制备实验装置。实验装置包括硬件研制与软件设置,硬件包括电气部分和机械架构。实验装置的电气部分选择交流伺服系统、旋转编码器、西门子S7-200系统、压力传感器等电气元件;机械部分由滑轨、减速机等构成,根据C形腿轮负载运动情况,合理将压力传感器嵌于C形腿轮内部。软件的设置主要包括了编写PLC程序和上位机程序,用以实现对传感器数据的采集、转换并导出。(2)C形腿轮与沙作用的实验研究。实验过程包括传感器的标定、C形腿轮空载实验和C形腿轮与沙作用实验。在C形腿轮与沙作用的实验中,主要采用控制变量法,变量分别为伺服电机的转速和C形腿轮最底端入沙深度。实验采集数据组数较多,数据量大,为后续分析结果提供了有力的数据支撑。(3)处理与分析实验数据。处理数据并分析C形腿轮在沙基中所受应力与电机旋转速度、所陷入沙深的关系,绘制受力分布图。并在检测点间进行适当的插补,分析得到插补点的受力数据。(4)数学模型的分析。基于上述实验数据及结论,绘制出C形腿轮与沙作用受力图并分析数学模型建立所需参数,为以后建立仿生沙基机器人二维运动C形腿轮数学模型奠定了实验基础并提供了理论支撑。