无人载物平台在地质勘探、抢险救援、农业机械化和物流等领域发挥着非常重要的作用,而拥有陆空两栖运动能力的无人载物平台,更以其地形适应能力强、续航时间长等优势,逐渐引起国内外研究人员的重视。目前,针对陆空两栖载物平台的研究依然处于初起步段,仍未形成规范的设计标准。现有的两栖载物平台产品多应用于军事范畴,研究资料的获取难度较大。国内对陆空两栖载物平台的研究起步较晚,特别是对两栖平台控制系统的研究与国外差距较大。本文研究设计了一台小型陆空两栖载物平台样机,对其控制算法进行研究,其内容对无人只能载运平台的研究将提供一定的实际应用与理论参考。本文主要研究内容有:(1)分析该无人载物平台的实用价值,调查分析大型两栖平台、小型两栖平台、多旋翼无人机平台以及地面载物平台等四个方面的国内外研究现状,提出陆空两栖无人载物平台的设计理念。(2)根据使用环境,设定了样机的基本条件参数,采用模糊综合评价指标体系,分析并设计了基本结构,并通过实验验证。(3)确定了系统坐标系,针对双坐标系系统,使用四元数法计算了坐标系间的转换关系方程,确定了该平台的运动方程;基于转换关系方程以及运动方程给出了平台运动姿态的状态方程,确定了其系统传递函数。(4)分别使用经典PID算法和反步法对该系统进行了控制率设计,并将四元数法转换关系用于反步法控制率设计中,使用MATLAB/Simulink对这两种控制率进行模拟仿真,通过仿真数据对比证明了反步法控制率具有更强的稳定性及实用性,确定采用反步法控制率;通过对不同工况下的功率关系进行分析计算,给出了陆空两栖载物平台动力分配策略的基本原则。(5)基于Pixhawk控制板设计并编写了所需的控制程序,规划了四元数姿态解算流程,搭建了硬件平台;设计并搭建了样机的平衡校验台,通过该校验台对样机进行了硬件平台的平衡校验及控制校验;结果表明,所搭建的无人载物平台样机能够满足任务所提出的功能需求。