星球车是能够在星球表面行驶,并完成相关的科学考察和探测任务的专用车辆。质心位置参数的确定对星球车内部元件的重量分配、控制性能、越障能力及行驶能耗具有重要影响。本文所测试的星球车为六轮摇臂式构型,其质心位置因摇臂转角不同而改变,具有多轮多构态的特性。由于星球车内部结构复杂,质量分布不均匀,加之机械部件加工水平等因素的限制,使得理论计算或者CAD质量特性分析所得到的质心参数与实际数据存在一定的偏差,进而严重影响星球车运动学分析及运动控制的效果,因此对星球车质心进行精确测量具有重要的意义。然而,目前国内外文献报道中还没有一款能够适应星球车多构态的质心测量设备。本文针对这一情况,研制了一套能够适应多构态六轮星球车的质心测量系统。通过调研总结质心测量的方法,结合星球车的构态与质心的关系,确定采用举升法的测量原理进行质心测量。充分考虑星球车的多轮多构态特点,确定测量系统测试台采用六套关节臂式的测量构型方案。基于测量原理及构型设计,建立适应多构态星球车质心测量的统一计算模型;并在此基础上,为了提高质心测量精度,推导建立了减少测量输入参数的降维计算模型。根据课题研究内容,并结合测量原理,进行测量系统总体方案的设计以及测量机构参数的优化设计。在此基础上,完成该系统测试台的机械结构设计和电气系统的软硬件设计。根据以上设计,完成该系统的样机研制。进行质心模拟测量,验证测量模型的正确性。确定模拟测量的目的方法及测量间隔倾斜角度,根据模拟测量结果,分析星球车构态参数与质心位置的关系,并确定星球车的质心区域及区域端点对应的星球车构态。而后,进行多构态星球车质心测量实验,确定星球车不同构态下的质心位置。通过实验确定星球车的质心区域,分析该区域的形状和面积。完成系统研制及实验后,分析多构态星球车的质心测量精度。明确测量精度与测量不确定度的关系,对测量不确定度的意义和方法进行总结。针对不确定度评定中的蒙特卡洛法存在的问题,提出一种基于自适应的拟蒙特卡洛法的不确定度评定方法;通过两种方法的对比,验证拟蒙特卡洛法在多构态星球车质心测量不确定度评定上的高效性。基于评定结果,确定了多构态星球车各方向质心的测量精度,结果表明测量精度满足设计指标要求。