越障轮式攀爬移动机器人结构设计

这款轮腿结合式移动行走机构，核心面向非结构化地形的通行需求设计，区别于常规平面移动轮式设备，其结构构型重点针对台阶、崎岖碎石路面、轻度沟壑等常规轮式设备无法通过的场景做了专项适配。从结构布局来看，主体框架采用矩形管材拼接的承载结构，管材截面选型兼顾整体刚性与自重控制，框架整体的长宽尺寸预留了后续搭载功能模块的安装空间，框架上平面可根据实际作业需求加装探测模块、小型作业执行端或者载物平台，安装孔位沿框架主梁均匀排布，支持不同搭载设备的灵活固定，无需对主体框架做二次打孔改造。

行走支撑部分采用倾斜布置的腿式支臂，每侧支臂与主体框架采用铰接连接结构，支臂的倾斜角度经过反复运动仿真验证，当设备遇到垂直台阶障碍时，前端支臂可先接触台阶立面，借助轮端驱动力带动支臂沿铰接点抬升，顺势将主体框架托举至台阶上平面，整个越障过程无需额外加装复杂的升降驱动构件，仅依靠行走轮的动力输出配合支臂的几何构型即可完成越障动作，大幅降低了结构复杂度与控制难度。支臂末端的行走轮采用小直径宽面轮体设计，轮体材质选用高摩擦系数的耐磨橡胶，在光滑瓷砖面、粗糙水泥面、金属坡面等不同接触面都能提供足够的附着力，避免越障过程中出现轮体打滑导致的动力损耗；轮体与支臂的连接位置内置滚动轴承，转动阻力小，长时间运行也不会出现卡滞问题。

从实际应用场景出发，该结构可适配楼宇内台阶巡检、户外崎岖地形的短途物资转运、灾后狭窄空间的探测通行等多种工况，整体结构没有冗余的复杂传动构件，后期维护成本低，普通机械维护人员即可完成易损件的更换。设计过程中重点校核了支臂与框架铰接点的受力情况，在单侧轮体承受冲击载荷时，铰接点的应力分布处于材料许用应力范围内，不会出现结构断裂或者变形问题；主体框架的重心位置经过优化调整，在最大越障角度下整机重心始终落在支撑轮的支撑多边形范围内，避免越障过程中出现倾翻风险。

安装边界方面，整机的最大外轮廓尺寸在支臂完全展开状态下也能适配常规住宅楼梯的宽度要求，可顺利通过宽度不小于0.8米的楼道转角，轮端的最小离地间隙满足在不超过5厘米深度的坑洼路面通行需求，支臂与框架的铰接位置设置了机械限位结构，避免支臂转动角度过大导致的结构干涉。不同于多自由度腿式机器人的复杂控制逻辑，该结构的控制逻辑与常规轮式移动设备基本一致，仅需控制两侧轮体的差速即可实现转向、前进、后退动作，越障过程无需额外的传感器做复杂的姿态解算，依靠结构本身的几何特性即可完成越障动作，大幅降低了电控系统的开发成本，适合作为低成本移动作业平台做二次开发使用。在结构细节处理上，所有管材拼接位置都做了圆角过渡处理，避免尖锐棱角在装配或者使用过程中造成磕碰损伤，轮体的固定轴端加装了防尘端盖，可阻挡户外环境下的灰尘、砂砾进入轴承内部，延长转动部件的使用寿命。