ATR赛事竞技攀爬机器人结构设计

这款轮式攀爬移动机构主要面向竞技类机器人赛事的越障攀爬场景设计，可在带有阶梯、坡面、凸起障碍的竞赛场地内完成自主移动、越障通行动作，适配赛事规则内的各类复杂地形通行需求，整体结构围绕高通过性、传动可靠性、动作稳定性三个核心方向搭建。从结构布局来看，整机采用双侧对称的折臂式轮组布局，行走轮分布在折臂的三个端点位置，配合中部的传动舱体形成稳定的支撑三角，当遇到高度超过常规轮径的垂直障碍时，折臂可依托铰接点的转动完成抬升动作，将前端轮组搭在障碍顶面后，通过轮组的转动配合折臂的摆角调整，带动整机重心逐步抬升越过障碍，相比常规固定轮距的移动平台，越障高度可达到自身轮径的1.8倍左右，能够适配竞赛场景中多数阶梯类、凸台类障碍的通行要求。传动系统集中布置在中部的框架舱体内，采用多组同轴布置的齿轮传动单元，将动力从驱动端同步传递到各个行走轮与折臂铰接轴处，齿轮组采用直齿圆柱齿轮啮合的形式，传动效率高、反向间隙小，能够在急停、急启、越障受力的工况下保持动力传递的稳定性，避免出现传动打滑、轮组动作不同步的问题；齿轮安装座采用一体式铣削加工的结构，安装基准面统一，能够保证各齿轮轴的平行度误差控制在0.02mm以内，降低啮合过程中的噪音与磨损，延长连续运行的寿命。行走轮采用橡胶包覆的轮毂结构，轮面设计有均匀分布的防滑纹路，在硬质竞赛场地表面可以提供足够的附着摩擦力，避免爬坡、越障过程中出现轮面空转的问题；轮毂与轮轴之间采用键连接的固定形式，能够传递较大的驱动扭矩，承受越障过程中轮组受到的侧向冲击与垂直载荷，轮轴两端配置有深沟球轴承作为转动支撑，降低转动阻力的同时，可承受一定的径向与轴向复合载荷，适配越障过程中复杂的受力状态。整机的框架结构采用钣金折弯与型材拼接的组合形式，侧部的折臂采用铝合金板材铣削成型，在保证结构强度的前提下尽可能降低自身重量，减少驱动系统的负载，提升整机的动力响应速度；中部的传动舱框架采用透明板材作为防护盖板，既可以直观观察内部齿轮组的运行状态，也能避免竞赛过程中场地内的杂物、碎屑进入传动舱，卡滞齿轮啮合间隙造成传动故障。从安装边界来看，整机在完全收拢状态下的外轮廓尺寸适配赛事规则的尺寸限制要求，折臂完全展开时的最大抬升高度可满足最高障碍的越障需求，所有传动部件的安装位置都预留了足够的调整间隙，可根据实际场地的摩擦系数、障碍高度参数，调整折臂的初始摆角与轮组的预紧压力，优化整机的通行性能；所有电气线路都沿框架内侧的走线槽布置，避免运动过程中线路与传动部件、活动折臂发生干涉，也能防止线路被场地障碍物剐蹭造成断路故障。在实际调试过程中，该结构的重心布置经过多轮优化，整机重心始终落在前后轮组的支撑多边形范围内，即使在折臂完全抬起、单轮搭在障碍边缘的极限工况下，也不会出现整机倾翻的问题；折臂的铰接位置设置有限位结构，可限制折臂的最大摆角，避免摆角过大造成结构干涉或者重心超出稳定范围。轮组的转动阻尼经过匹配调试，既保证空转时的转动灵活性，也能在越障受力时提供足够的支撑刚度，不会因为轮组形变造成整机姿态偏移。