履带式排障巡检作业机器人结构设计

该履带式移动作业平台主要面向狭窄受限空间的巡检与轻度排障场景设计，可适配地下管廊、厂区设备夹层、灾后废墟通道等轮式设备无法通行的复杂地形，替代人工完成高危环境下的环境探测、路径清障、定点观测类作业。设备行走系统采用分体式三角履带布局，主履带负责常规地形的承载与移动，前后端设置可摆动的辅助履带摆臂，摆臂履带可独立调整俯仰角度，在跨越垂直障碍、攀爬斜坡、通过沟壑时提供额外的抓附力与支撑点，单组辅助履带摆臂的摆动角度范围覆盖正负45度，可适配最大35度的连续坡道以及高度为主履带轮直径1.2倍的垂直障碍。前端设置的楔形排障推板采用带减重孔的钢板焊接结构，推板前缘做圆弧倒角处理，可在行进过程中推开路径上粒径小于200mm的散落碎石、杂物块，推板通过铰接座与底盘主体连接，可根据作业需求调整离地间隙，避免非作业状态下剐蹭地面。设备中部的密封舱体为核心控制与动力容纳空间，舱体采用IP65级密封设计，侧面设置透明观察窗可直观查看内部核心部件的状态，舱体顶部搭载双自由度机械臂，臂体采用高强度铝合金型材制作，末端预留标准传感器安装接口，可根据作业需求更换可见光摄像头、热成像探头、气体检测模块等不同侦测组件，机械臂最大伸展长度为400mm，可覆盖设备前方120度扇形范围内的观测与操作区域。舱体后侧分层布置三组动力电池组，电池组采用快拆式安装结构，每组电池通过独立的导轨与锁止结构固定在底盘支架上，可在作业现场快速更换补能，无需额外等待充电周期。底盘主框架采用矩形钢管焊接成型，履带内侧设置橡胶衬垫，减少行进过程中的振动传递到上部舱体，履带齿形采用深花纹越野结构，在泥泞、积灰、碎石路面均可提供足够的附着力。设备整体宽度控制在650mm以内，长度不含前端推板为900mm，高度不含顶部机械臂为550mm，可顺利通过宽度700mm以上的狭窄通道，满足多数工业受限空间的通行尺寸边界。设计过程中优先考虑了部件的模块化拆分，行走模块、动力模块、作业模块、控制舱模块均采用螺栓连接的分体式结构，单个模块的最大重量不超过25kg，方便现场拆解转运与故障部件更换，所有外露的电气接插件均采用防水航空插头，避免潮湿粉尘环境下的接触不良问题。辅助履带摆臂的驱动采用独立的微型减速电机，与主履带驱动电机形成独立的控制回路，摆臂角度通过编码器实时反馈，操作人员可通过远程终端单独调整每个摆臂的姿态，在复杂地形下可通过摆臂的支撑动作实现设备的抬升、脱困，避免出现底盘托底卡死的情况。顶部机械臂的关节处设置机械限位结构，防止超行程转动损坏内部走线，臂体内部预留穿线通道，所有末端传感器的线缆均从臂体内部穿行，避免外部剐蹭造成线缆破损。前端排障推板的受力点直接传递到底盘主纵梁上，推板可承受最大500N的水平推力，可推动总重量不超过80kg的散落障碍物，推板上的减重孔在保证结构强度的前提下降低了前端悬臂的重量，避免设备头重脚轻影响爬坡稳定性。电池组的安装位置靠近设备后侧，与前端推板、中部舱体形成重量平衡，使得设备的重心落在主履带的中心区域，在坡道作业时可减少前倾或后翻的风险，静态侧翻角度达到40度，满足斜坡作业的稳定性要求。