竞赛用攀爬越障功能机器人结构设计

　　该款机器人针对竞技类场地越障、攀爬牵引类作业场景开发，整体采用浮式底盘加上部作业执行端的分体式布局，下部行走单元采用双侧对称的浮筒式支撑结构，可在硬质平整场地、带一定坡度的障碍面实现稳定行走，底盘下部设置多组随动支撑轮，配合行走驱动轮可降低行进过程中的摩擦阻力，同时保证整机重心始终落在支撑边界范围内，避免越障过程中出现侧翻风险。上部执行机构集成了双速变速传动单元、绳牵引绞盘组件、姿态调整液压撑杆以及导向防护结构，双速变速箱可根据场地行进距离、障碍高度切换传动比，在长距离平整场地行进时切换高速档位提升移动效率，在攀爬垂直壁面、牵引攀爬绳时切换低速大扭矩档位，保证足够的输出牵引力。绳牵引绞盘布置在整机上部靠近重心的位置，

　　绞盘出线端设置导向V型结构，可在攀爬过程中自动将攀爬绳引导至绞盘卷绕位置，无需额外人工对位，在机器人行驶至壁面衔接位置时，V型导向结构可先于绞盘接触绳索，完成绳索的导入定位，避免绳索脱槽导致牵引失效。整机的姿态调整依靠多组液压撑杆实现，撑杆两端分别铰接在底盘框架与上部作业臂架上，可根据壁面倾斜角度、攀爬坡度实时调整上部机构的俯仰角度，保证绞盘、传动单元始终处于合理的受力角度，避免传动部件出现偏载磨损。从安装边界来看，下部浮筒式底盘的宽度控制在常规竞技场地通道的允许通行范围内，长度方向预留了足够的轮距安装空间，上部机构在完全收拢状态下的整机高度满足场地障碍的限高要求，所有外露的传动部件均设置了透明防护挡板，

　　既可以观察内部传动部件的运行状态，也可以避免运行过程中异物卡入传动链。设计过程中针对攀爬受力工况做了专项优化，所有承力铰接点均采用加厚安装座配合耐磨衬套的结构，绞盘卷筒采用防滑槽设计，可避免绳索在大牵引力下出现打滑，传动系统的齿轮组均做了减重处理，在保证齿根弯曲强度、接触强度满足峰值牵引力要求的前提下，尽可能降低上部结构的重量，优化整机的重心分布，提升越障过程中的稳定性。底盘框架采用一体式焊接结构，外部覆盖红色防护壳体，壳体上预留了检修开口，可在不拆解整体外罩的情况下完成传动部件的调试、易损件的更换，双侧浮筒外壳上的标识区域可根据需求做差异化标识，方便多机同场竞技时的快速识别。整机的动力传输路径经过多轮优化，

　　从驱动单元输出的动力经变速箱分流后，一部分传递至下部行走轮实现场地移动，另一部分可切换传递至上部绞盘实现绳索牵引，动力切换采用拨叉式换挡结构，换挡响应快，定位可靠，不会在负载状态下出现脱档问题。针对壁面过渡的特殊工况，前部设置的导向斜面可在机器人接触垂直壁面时顺着壁面滑升，配合绞盘的牵引力逐步完成从水平行走到垂直攀爬的姿态切换，避免底盘前端与壁面出现刚性卡滞。所有液压管线、传动线缆均沿框架内侧布置，通过线卡固定在结构梁上，避免运动过程中管线与活动部件出现摩擦剐蹭，提升整机运行的可靠性。