轮履复合式多地形探险机器人结构设计

这款轮履复合式移动探测平台，主要面向非结构化复杂地形的近距离探测作业场景，可搭载小型传感模块完成废墟搜救、野外地质勘探、狭小空间巡检等任务，其行走机构的设计核心是平衡轮式移动的高速高效特性与履带式移动的强越障能力，避免单一行走结构在复杂场景下的适应性短板。从结构布局来看，整机采用对称式框架承载设计，主体框架采用镂空式桁架结构，在保证整体结构刚度的前提下尽可能降低自重，框架上预留了多组标准化安装孔位，可根据不同作业需求快速更换搭载模块，无需对主体结构进行二次加工。行走系统分为前后两个功能单元，前部采用双轮独立悬挂结构，搭配大直径深花纹橡胶轮胎，轮胎胎面的块状花纹设计可在硬质铺装路面、松软土路提供足够抓地力，独立悬挂的摆臂结构预留了足够的上下摆动行程，可在通过凸起障碍时自动调整轮体高度，减少机身的倾斜幅度，保证搭载设备的稳定性。后部采用一体式履带行走模块，履带表面设置有横向防滑筋，可在泥泞、碎石、台阶等轮式结构难以通过的地形提供足够的牵引力，履带模块的驱动轮与导向轮均采用深沟球轴承支撑，转动阻力小，可适应长时间连续行走作业，履带张紧结构采用可调式螺栓设计，可根据履带磨损情况快速调整张紧度，避免履带脱落问题。整机的动力传输路径采用模块化布局，驱动电机内嵌安装在框架内部，通过同步带轮将动力传递至轮轴与履带驱动轮，同步带传动的设计可在遇到硬性冲击时起到过载缓冲作用，保护电机与传动部件不受损坏。机身前部预留了传感器安装位，可搭载红外摄像头、气体检测模块、温湿度传感器等探测设备，安装位采用快拆式卡扣设计，可根据任务需求快速切换不同功能的搭载模块，接线接口统一布置在机身中部的走线槽内，避免线缆外露被障碍物剐蹭。从安装边界来看，整机的轮距与履带宽度经过匹配设计，可通过宽度不小于自身最大宽度1.2倍的狭窄通道，机身的最低离地间隙满足通过常见碎石、枯枝等障碍物的需求，不会出现底盘托底卡滞的问题。机身顶部预留了钥匙扣式挂载点，也就是该模型衍生为钥匙扣文创产品的结构基础，挂载点的位置经过重心匹配，挂载后整机可保持水平姿态，不会出现倾斜歪倒的情况。在结构设计过程中，所有转动部件的配合公差均按照通用机械零部件的加工精度选取，普通的3D打印、机加工工艺均可完成零部件制作，无需特殊加工设备，零部件之间的连接采用标准内六角螺丝，拆装维护无需特殊工具，可快速更换损坏的零部件。针对野外作业的需求，框架结构的边角均做了圆角过渡处理，避免尖锐棱角在移动过程中剐蹭障碍物或线缆，所有外露的传动部件均设置有防护挡板，可阻挡碎石、尘土进入传动结构内部，减少卡滞故障的发生概率。整机的重心布置在前后行走单元的中心位置，在爬坡、越障过程中可保持足够的稳定性，不会出现前倾后翻的问题，经过结构验证，该平台可攀爬一定高度的垂直台阶，可在一定坡度的斜坡上稳定行走，满足多数非结构化地形的移动探测需求。