在军事行动、抢险救灾等过程中,无人运载平台作为重要转运工具需要面对很多非结构地形,单一移动方式的平台难以满足这些工况的要求。轮腿式运载平台兼具了轮式平台移动迅速和足式平台通过性好的优点,具有广阔的应用前景。目前轮腿式无人运载平台产品和与其相关的垂直越障研究尚处于起步阶段。本文结合项目需求(国家自然科学基金项目,项目编号:51875239)和新技术开发需要,以轮腿式无人运载平台为研究对象,完成平台的总体方案设计,分析平台的垂直越障过程,提出平台垂直越障控制策略,主要的研究内容和结果如下:(1)分析无人运载平台和越障理论研究现状。分析单一移动式和复合移动式无人越障平台,重点对比分析典型轮腿式无人运载平台;分析现有的越障理论研究成果及研究方法。(2)确定无人运载平台的总体方案,完成关键参数与核心总成的设计计算与选型。探讨运载平台的外廓尺寸、轴距、轮距、重心位置参数和轮腿布置方向;进行了轮胎、摆腿作动器和轮毂电机等核心总成的选型;针对多工况需求对电机参数进行了匹配计算。(3)分析无人运载平台的垂直越障过程,构建越障过程的力学模型,并研究了主动模式下影响垂直越障能力的关键参数。对平台轮腿被动模式的垂直越障过程进行了分析,讨论其在不同附着条件下的越障极限;对平台轮腿主动模式的垂直越障过程进行分析,通过数值计算方法探讨摆腿参数、重心位置、单轮最大驱动力与地面附着等因素对平台垂直越障能力的影响。(4)研究垂直越障的摆腿控制策略和驱动防滑控制算法。基于关键参数的反馈信息,提出垂直障碍判别方法;为满足无人运载平台不同的越障需求,引入最佳摆角判别因子,制定快速模式和安全模式两种风格的摆腿控制策略;针对垂直越障过程易出现驱动轮过度滑转的问题,提出参考轮速估算方法,进而设计基于滑模控制的驱动轮防滑控制算法。(5)进行无人运载平台的越障仿真分析与功能性试验验证工作。搭建Adams-Matlab联合仿真模型,并针对不同工况进行了安全模式和快速模式两种越障控制策略的仿真分析,验证了越障控制策略和驱动防滑控制策略的合理性与有效性;完成了无人运载平台样机试制和试验场地的搭建,初步验证了无人运载平台的越障能力。本文所提出的轮腿式无人运载总体方案、垂直越障能力分析方法和垂直越障控制策略,对轮腿式无人运载平台的研究与应用有一定的理论价值和参考意义。