轮式越障移动探测小车结构设计

　　这套轮式移动小车的结构方案，面向小型地面移动探测、教学实验与简易巡检场景搭建，整体采用四轮独立布置的行走构型，没有沿用普通平路小车的光滑橡胶轮，而是给四个行走轮设计了密集的径向棘齿状轮缘，轮齿沿圆周均匀向外伸出，在松软草地、碎石路面、小坡度坡面或者有细小凸起障碍的地面行进时，齿形结构可以直接嵌入地面缝隙、勾住凸起棱边，相比光面轮大幅降低打滑概率，哪怕是实验室里的线缆沟槽、户外不平整的地砖接缝，都能依靠轮齿的咬合能力平稳通过，不会出现普通轮式底盘卡在小坎上空转的问题。

　　底盘上层的承载壳体做了扁平化的多边形切角造型，上壳整体向下收出倾斜的导流棱边，没有突出的高耸结构，这种低重心布局一方面能压低整车质心，在单侧轮压上障碍、车身出现倾斜时，重力作用线依然能落在四轮支撑的多边形范围内，大幅降低侧翻风险；另一方面切角外壳不会在穿行狭窄缝隙时被边角勾挂，在室内设备间隙、户外低矮植被区域穿行时通过性更好。壳体顶面预留了两个橙色的卡扣式安装座，属于标准化的功能拓展接口，现场使用时可以直接在卡扣上固定探测传感器模块、小型采样装置、警示标识或者配重块，不需要额外在壳体上钻孔攻丝，改装调整的效率很高，两个安装座的间距经过匹配，搭载不同重量的拓展件时都能让整车载荷分布尽量均匀，避免单侧载荷过大导致转向跑偏。

　　车身尾部伸出一根细长的柔性天线，天线根部固定在底盘后端的安装位，杆身采用可小幅弯折的材质，在低矮空间穿行时即使天线碰到顶部障碍物，也会自行弯曲让位，不会出现硬杆天线被撞断、甚至把整车掀翻的情况，天线内部可以穿设遥控信号的传输线缆，配合远端的遥控终端，操作人员可以在远离作业区域的位置控制小车行进，适合进入人员不便抵达的狭小区域完成探查工作。底盘的层间结构分层非常清晰，最上层是防护外壳，中间层是浅绿色的设备安装基板，动力电池、控制电路板、走线槽都可以固定在这层基板上，基板和上层外壳之间留出了足够的布线空间，不会出现线缆被车轮挤压、和运动部件发生干涉的问题；下层直接连接四个车轮的轮轴支撑位，动力传递路径短，传动损耗小。

　　从安装边界来看，整车的宽度由两侧带齿车轮的外圆直径决定，轮齿外沿就是整车的最大宽度轮廓，设计穿行通道时，通道净宽只需要比两轮齿外侧总宽留出少量余量即可，不需要额外预留突出部件的避让空间；整车高度方向，最高处为天线顶端，而功能主体的最高点为上层外壳顶面，在限制通行高度的管道、设备夹层场景里，甚至可以将长天线更换为短款信号天线，进一步压缩整车通行高度，适配更狭窄的空间。车轮的轮辐采用星形支撑结构，在保证轮体整体强度的前提下尽可能降低轮体自重，配合齿形轮缘的大接触面积，整车对地面的压强更小，在松软的草地、薄覆尘的路面行驶时不会轻易陷车。

　　这套行走机构的设计思路完全围绕实用化的移动需求展开，没有冗余的复杂结构，四轮布局的转向控制逻辑简单，底盘的承载平面平整，后续二次开发时，可以很方便地在基板上加装不同的功能模块，既可以作为高校机械电子专业的移动机器人教学实训载体，让学生理解轮式行走机构的越障原理、重心匹配方法，也可以经过防护改装后，用于厂区室内的简易管线巡检、户外场地的环境数据采集，在低成本移动作业场景下，这种带齿轮的扁平化底盘，相比复杂的履带式底盘、多足行走结构，维护难度更低，零部件更换方便，轮体磨损后可以直接单独拆卸替换，不需要拆解整个底盘结构，日常使用的维护成本非常可控。底盘前后的轮距经过合理匹配，直线行驶时四个轮齿的接地轨迹连贯，转向时左右轮差速控制顺畅，齿形轮在转向过程中也不会因为侧向力出现滑脱，在平整硬路面上行驶时，轮齿的小面积接触也能保证足够的抓地力，兼顾了硬路面行驶效率和非铺装路面的越障能力。