大学火星探测挑战赛六足探测作业平台

　　这套六足移动探测平台的结构设计，完全围绕地外天体表面复杂地形的通行需求展开，不同于轮式探测车在松散沙土、岩石凸起区域容易出现的打滑、托底问题，足式结构可以通过离散落点选择，避开易沉陷的松软区域，单足落点的接触面积经过优化，在模拟火星壤的松散介质上，单位面积压强控制在轮式探测车的三分之一以内，大幅降低沉陷风险。从结构布局来看，整机采用上下双层分舱设计，上层舱体主要搭载科学探测载荷，预留了多组标准安装孔位，可根据不同任务需求快速更换光谱探测、土壤采样、环境感知类模块，安装边界严格控制在舱体顶面的300mm×200mm区域内，所有载荷接口采用快拆式定位销结构，无需额外工具即可完成载荷更换，适配多任务快速切换的需求。

　　下层舱体集成了动力分配、运动控制核心单元，舱体外壳采用一体化框架式结构，侧壁预留散热格栅，在保证结构强度的同时，将核心元器件的工作温度控制在合理区间，避免密闭空间内的热量累积影响控制精度。六条行走足采用对称式分布，单足具备三个转动自由度，足端设计有可拆卸的防滑触地块，触地块表面的凸起纹理经过多轮地形测试优化，在岩石表面的静摩擦系数可达0.7以上，在松散沙土上的抓附力也能满足30度坡度攀爬的牵引力需求。足式结构的运动行程经过精确计算，单足最大抬升高度可达180mm，能够跨越高度150mm以内的垂直障碍，跨越宽度200mm以内的沟壑，这一参数完全匹配火星表面常见的岩石分布与裂隙尺寸。平台前端搭载的可伸缩探测杆，最大伸展长度可达1200mm，杆体采用碳纤维复合材料卷制而成，自身重量控制在1.2kg以内，末端预留标准载荷接口，可搭载显微成像设备、近距离成分探测探头，能够在不移动整机位置的前提下，完成前方1米范围内的目标探测作业，大幅降低复杂地形下频繁移动带来的倾覆风险。从设计思路上，整套结构采用模块化拆分理念，每条行走足都可作为独立单元快速拆卸，单足与机身的连接仅需4组固定螺栓与1组快插航插，现场更换单足的时间不超过10分钟，适配野外作业场景下的快速维修需求。

　　整机的重心位置经过多轮迭代优化，静态下重心落在机身几何中心偏下位置，在单足抬升、坡面行走等动态工况下，重心投影始终落在支撑足构成的稳定多边形内部，保证35度侧倾工况下不会发生倾覆。机身框架采用航空铝型材拼接而成，连接部位采用加强角件固定，在保证整体结构刚度的前提下，将整机自重控制在合理区间，框架上预留的多组安装槽位，可根据后续升级需求加装额外的防护板、辅助太阳能板等拓展部件。在操控模式设计上，平台预留了有线操控、自主导航两种作业模式的硬件安装空间，操控信号接收模块安装在机身顶部无遮挡位置，避免金属结构对信号的屏蔽，自主导航所需的视觉传感器、激光雷达的安装位也做了统一的定位基准，保证多传感器之间的坐标标定精度。

　　整套结构的所有运动部件都做了防尘密封处理，转动关节处采用双唇密封圈结构，能够阻挡细颗粒沙尘进入关节内部，适配地外天体表面多沙尘的作业环境，密封结构的摩擦阻力经过优化，不会额外增加关节驱动的负载，保证运动过程的流畅性。从安装边界来看，整机收拢状态下的外形尺寸控制在800mm×600mm×400mm以内，能够适配标准的运输包装箱尺寸，长途转运过程中无需额外拆解主要结构，仅需将可伸缩探测杆收拢固定即可。足端触地块的更换无需拆解整个足式结构，仅需拧下足端的2颗固定螺丝即可完成更换，作业过程中如果出现触地块磨损，可快速完成备件替换，不影响整体作业进度。整套结构的受力路径经过反复校核，行走过程中足端受到的冲击力会通过足杆传递到机身框架的加强梁位置，不会直接作用在舱体内部的元器件上，框架的加强梁截面尺寸经过拓扑优化，在保证强度的前提下去除了非受力区域的多余材料，进一步降低整机自重。