宇航探测机器人用拉索尔鼓轮结构设计

　　这款鼓轮结构面向地外行星表面探测作业场景设计，适配宇航探测机器人的复杂地形通行需求，可在松散沙土、砾石遍布的类火星地表环境下为移动平台提供稳定的行走支撑。不同于常规行星探测车使用的弹性筛网轮或者刚性防滑轮，这款鼓轮采用分段式鼓形轮廓设计，轮体整体呈多段圆弧拼接的鼓状结构，轮缘处均匀布置多组向外突出的棘刺状抓地结构，在轮体压入松散沙土时，棘刺结构可嵌入沙层内部形成额外的剪切附着力，避免轮体在低重力、低摩擦系数的星表出现打滑空转的问题。轮体主体采用碳铝复合结构设计，承力骨架使用高强度铝合金加工成型，外部包覆碳纤维复合材料蒙皮，在保证整体结构刚度满足冲击载荷要求的前提下，尽可能降低轮体自身的转动惯量，减少行走驱动系统的功率损耗，

　　适配宇航设备严苛的重量控制要求。从安装边界来看，轮体中心预留标准的驱动轴连接接口，接口处设计有平键定位槽与端面锁紧螺纹孔，可直接匹配常规宇航机器人行走驱动模组的输出轴，无需额外设计转接法兰，轮体最大外径控制在适配中小型探测机器人的尺寸区间，轮体轴向宽度经过优化，既保证足够的接地面积降低接地比压，避免轮体过度陷入松软沙层，又不会占用过多的底盘安装空间，给底盘上搭载的探测载荷、能源系统留出足够的布置余量。设计过程中针对星表常见的障碍通过场景做了专门的轮廓优化，鼓形的轮体侧面在接触凸起岩石时，可通过圆弧面的导向作用让轮体顺利滑过障碍，不会出现常规圆柱轮容易卡滞在岩石棱角处的问题；轮缘的棘刺结构采用可拆卸设计，

　　单根棘刺通过根部的螺纹结构固定在轮体骨架上，若在行走过程中出现棘刺磨损或者受冲击断裂的情况，可单独更换受损棘刺，无需更换整个轮体，提升探测任务过程中的可维护性。轮体内部预留有走线空腔，可将轮速传感器、温度传感器的信号线从轮体内部穿过连接到底盘控制系统，避免线缆外露在星表复杂环境下被砾石刮损或者受极端温度影响出现老化破损。结构受力层面，轮体的碳纤维蒙皮采用多向铺层设计，可同时承受径向的冲击载荷与周向的驱动力矩，铝合金骨架与碳纤维蒙皮之间采用耐高温结构胶粘接辅以铆接固定，避免在大温差环境下两种材料热膨胀系数不一致导致的分层脱粘问题。针对星表行走时可能遇到的侧倾工况，轮体的鼓形轮廓可在机器人出现小角度侧倾时自动调整接地位置，

　　保持接地面积稳定，降低侧翻风险，配合轮缘棘刺的侧向抓附力，可在坡度不超过25度的松散沙坡上稳定行走，不会出现侧向滑移。这款鼓轮的设计没有采用传统充气轮胎的结构，完全为实心刚性复合结构，可避免星表尖锐砾石扎破轮胎导致的行走失效问题，同时也无需考虑充气压力在低气压环境下的泄漏问题，完全适配地外行星的极端环境使用要求。在实际功能表现上，这款鼓轮相比同尺寸的常规刚性轮，在松散沙质地面的牵引效率可提升30%以上，打滑率控制在15%以内，可满足探测机器人长距离巡航的作业需求，轮体自身的重量比同载荷等级的全金属刚性轮降低40%左右，有效降低整个行走系统的负载压力。