仿生轮足复合式曝气作业机器人结构

这款轮足复合式作业结构的设计初衷，是解决现有池面曝气设备移动范围受限、无法适配复杂池底地形的痛点，主要应用于中小型污水处理站的曝气池、景观水体治理塘、养殖塘增氧场景，区别于传统固定式曝气盘、浮筒式曝气机的固定作业范围，该结构可自主在作业区域内移动，实现全水域无死角的曝气增氧作业，避免传统设备长期固定点位作业造成的局部溶氧过高、远端区域溶氧不足的问题，提升水体充氧效率，降低整体曝气能耗。

从功能特性来看，该结构采用双侧轮组加前置支撑足的复合行走方案，两侧的大直径防滑轮组采用带防滑纹理的橡胶外层包裹硬质轮芯的设计，既可以在硬质池底、铺装池面实现快速轮式移动，也可以在有少量淤泥、积污的软质池底依靠轮面的防滑纹路获得足够抓地力，避免打滑陷车；前置的两组可摆动支撑足采用细长杆式结构，在越障时可向下摆动支撑地面，将整机前部抬升，跨过池底的管道凸起、沉积污泥堆、曝气盘基座等障碍物，越障高度可达轮组半径的1.2倍，相比纯轮式结构越障能力提升60%以上。中部的核心作业模块为双盘式曝气叶轮，叶轮采用不锈钢薄片冲压成型，作业时高速旋转将空气剪切为微小气泡混入水体，同时叶轮旋转产生的推力可辅助整机在水中移动，无需额外配置推进机构，简化了整体传动结构。

设计思路上，整体采用模块化分体布局，中部为动力与传动舱，两侧轮组通过侧置的铰接支架与主舱连接，支撑足的摆动驱动机构集成在主舱前部下方，所有传动部件均做静密封处理，满足水下0.5-2米深度的作业防水要求。主舱外壳采用圆润的流线型设计，减少水中移动的阻力，外壳表面的卡通化眼睛标识仅为外观装饰，不影响结构功能，外壳上的标识区域预留了传感器安装位，可后续加装溶氧传感器、水位传感器，实现根据水体溶氧数据自动调整作业路径与曝气功率的智能化作业。

从安装边界与尺寸参数来看，整机横向宽度控制在300mm以内，可顺利通过多数曝气池之间的检修通道，整机长度不含支撑足伸出状态为420mm，支撑足完全伸出时总长度为560mm，整机高度在轮组着地状态下为180mm，可在池面下方的有限空间内灵活转向，最小转弯半径为0，可实现原地自旋，适配狭窄水域的作业需求。轮组与主舱之间的铰接支架预留了5mm的上下浮动间隙，可在不平整的池底行走时自动适应地形变化，保证四个接触点（两轮加两支撑足）始终贴合地面，避免出现单侧轮悬空打滑的情况。中部曝气叶轮的下沿距离主舱底部的高度为40mm，作业时叶轮不会刮蹭池底的沉积污泥，避免将池底污泥搅起造成水体二次浑浊，同时这个高度也能保证叶轮打出的气泡可以充分与中层水体接触，提升溶氧效率。

在结构强度设计上，主舱壳体采用工程塑料注塑成型，壁厚3mm，可承受2米水深的静水压力，轮芯采用玻纤增强尼龙材质，支撑足采用不锈钢杆与塑料安装座结合的结构，既保证了支撑强度，又控制了整机重量，整机空气中重量不超过2.5kg，水中依靠主舱内部的密封空腔提供的浮力，整体重量控制在0.5kg以内，移动时所需的驱动力更小，能耗更低。传动部分采用单电机驱动的分动结构，一个主电机同时驱动两侧轮组与中部曝气叶轮，通过离合器切换行走与曝气的动力分配，相比多电机方案减少了密封点数量，降低了漏水故障的概率，也简化了后期维护的难度。