在复杂的地理环境下,人类很难进行实地探索,因此我们需要机器人来完成这些项目。现有的仿生六足机器人其抓地性能较好,且不容易在松软介质中沉陷,但在沙基中行走时,滑转率仍然较大。因此在本项目中研究了C形腿轮与沙相互作用的方式,就C形腿轮在沙中运动时,所受切应力和正应力在牵引力、支持力中所占比重进行研究,揭示C形腿轮沙作用的驱动机理,建立轮沙作用的滑转-沉陷模型,为优化C形腿结构提供理论依据。为此我们设计了 C形腿环形实验平台,并进行了一系列的实验,本文主要工作是传感器的选型及安装方法,实验内容的设计,数据的分析、处理方法及对应力分布特性的研究,具体内容如下:(1)C形腿轮的设计与实验装置的制备。本文中实验的装置包括:硬件的研制和软件的设计。硬件部分主要包含了电气部分和机械结构。硬件中的电气部分选用交流伺服电机、旋转编码器、悬臂梁称重传感器、四分力传感器等器件;硬件中的机械结构部分主要由光滑滑轨、减速器等构成,依据C形腿轮运动机理,将悬臂梁传感器安装在C形腿轮上。软件部分的设计主要包含:八路高速数据采集卡与上位机的labVIEW程序,用以实现对悬臂梁传感器、四分力传感器和编码器等数据的采集、传输。(2)在实验中为了验证传感器测得数据的准确性,我们在经过一系列实验,最终决定把四分力传感器安装在C形腿的旋转轴上,更加准确地测得腿在沙基中所受到的力,把传感器测得数据与四分力数据进行合成比对,验证了传感器数据的正确性。(3)C形腿轮与沙作用的实验过程研究。实验过程主要包含了传感器的校验,空载实验,入沙运动实验。入沙运动实验采用控制变量法,控制电机转速,负载重量以及一维二维状态的切换等变量。采集多组数据,为了后续的分析提供大量的数据支撑。(4)数据的处理分析及应力分布特性的研究。处理实验采集数据,在测试点间进行数据插补,得到在某一状态下C形腿轮表面各处所受的力,运用公式进行计算得到C形腿轮在沙中运动所受切应力及正应力在牵引力所占比重,对建立C形腿轮的数学模型奠定了理论基础。