伞状折纸结构可变形轮式机器人装置

这款可变形移动装置的轮体采用折纸衍生的伞状辐条式结构，核心设计思路是借鉴日常伞具的收放逻辑，通过轮面辐条的角度变化实现轮体等效直径的动态调整，以此适配不同通行场景的路面需求。从结构组成来看，装置包含底部承载安装基座、两侧对称布置的可变形轮组、驱动传动组件以及轮体形变调节机构，基座部分预留了标准的传感器、控制模块安装位，可直接搭载常规的嵌入式控制板、电源模块与环境感知元件，无需额外改造安装面。

在实际应用场景中，这类可变径轮式结构可适配非结构化路面的通行需求，比如在平整硬质路面上，轮体可调整为小直径收拢状态，此时轮面整体刚度较高，滚动阻力小，能实现较高的移动效率，适合长距离平面转运作业；当遇到松软沙地、碎石路面或者需要跨越小型障碍时，可控制轮体辐条展开，增大轮体等效直径，同时扩大轮面与地面的接触范围，降低接地比压，避免轮体陷滞，提升越障通过能力，这类特性让该结构可用于特种巡检、灾后狭窄空间探测等场景的移动平台开发。

从功能特性上看，两侧轮组采用独立驱动布局，配合形变调节机构的独立控制，可实现差速转向、单侧轮形变适配倾斜路面等功能，轮体的辐条采用分片式铰接结构，每片辐条面之间通过铰接点连接，形变过程中各片辐条沿径向同步滑动展开，不会出现结构干涉，收拢状态下辐条层叠贴合，整体轮体厚度控制在较小范围，不会额外增加装置的横向安装尺寸。设计过程中需要重点考量辐条铰接点的间隙配合，若铰接间隙过大，轮体承载时会出现辐条晃动，影响滚动稳定性；间隙过小则会增大形变调节的阻力，提升驱动功耗。

安装边界方面，基座的安装平面采用平直设计，两侧轮组的安装支座与基座为一体化加工结构，轮轴的同轴度公差控制在IT7级以内，保证轮体转动过程中无偏摆。驱动电机内嵌在基座两侧的安装槽内，输出轴通过联轴器直接与轮轴连接，省去了额外的链传动或带传动结构，减少了传动环节的功率损耗，同时也压缩了整体结构的纵向尺寸。轮体完全收拢时，整体装置的横向宽度可控制在常规巡检机器人的尺寸范围内，能顺利通过宽度400mm以上的狭窄通道；完全展开时轮径可达到收拢状态的1.8倍左右，可跨越高度不超过轮径三分之一的垂直障碍。

结构设计上，轮体的辐条片采用等厚度的薄壁结构，在保证足够支撑刚度的前提下尽可能降低轮体自身重量，减少驱动电机的负载。基座底部预留了走线槽，驱动电机与形变调节机构的线缆可通过走线槽规整布置，避免轮体转动过程中出现线缆缠绕的问题。形变调节机构采用直线推拉式结构，通过直线往复运动带动辐条根部的滑块沿轮轴方向滑动，从而驱动所有辐条同步完成展开或收拢动作，该调节方式的传动路径短，控制逻辑简单，只需要控制直线运动的行程即可精准控制轮体的展开直径，无需复杂的多轴协同控制算法。

在实际选型适配时，可根据具体的负载需求调整辐条片的材质与厚度，若用于轻载探测场景，可采用工程塑料材质加工辐条，进一步降低整体重量；若用于重载作业场景，可更换为铝合金薄壁冲压件，提升轮体的承载能力。需要注意的是，轮体展开状态下，辐条的外边缘为多边形轮廓，滚动过程中会存在小幅的重心波动，设计时需要配合悬挂减震结构抵消这部分波动，保证搭载的精密传感器不会受振动影响采集精度。