这款行走轮的设计初衷,是为小型移动作业平台提供复杂非铺装路面的通行能力,适配场景覆盖户外巡检机器人、小型勘探移动载体、教学竞赛类移动装置、室内外两用小型转运设备等需要在混合路面移动的装备。在实际工程应用中,这类小直径全地形轮往往要同时应对硬质铺装路面的滚动阻力控制、松软土路的抓地力需求、细碎碎石路面的胎面抗破损要求,以及小角度障碍跨越的通过性需求,设计过程中需要在轮径尺寸、胎齿结构、轮毂刚度、安装接口之间做多重平衡。
从结构设计逻辑来看,胎面采用了连续周向分布的块状防滑齿结构,齿块高度经过反复校核,既保证在松软土质路面上齿块可以嵌入表层土壤提供足够抓附力,避免轮体空转打滑,又不会因为齿块过高导致硬质路面行驶时产生过大的颠簸振动,同时齿块的边角做了圆弧过渡处理,减少频繁越障时齿根位置的应力集中,提升长时间往复运行的结构疲劳寿命。胎体主体采用深腔式的橡胶包覆结构(建模时按一体化结构做特征简化),内部轮辐采用辐射式加强筋布局,在保证整体轮体轻量化的前提下,提升轮毂径向与轴向的抗形变能力,避免轮体受到侧向冲击力时出现轮辐断裂或者轮毂变形的问题。
尺寸边界上,轮体整体外径控制在65毫米,胎面宽度匹配小型移动平台的轮距设计要求,不会因为胎面过宽增加不必要的滚动阻力,也不会因为胎面过窄导致松软路面下陷量过大。轮毂中心的安装孔采用同轴定位设计,适配常用的小型直流减速电机输出轴径,安装止口的深度经过匹配计算,保证轮体安装到电机轴上之后不会出现轴向窜动,同时轮辐上预留的镂空结构既可以减轻整体重量,也能在轮体高速转动时减少风阻带来的功率损耗,对于电池供电的小型移动设备来说,这类细节的功耗控制能有效提升整机续航表现。
在实际选型适配时,需要注意这款轮体的安装同轴度要求,因为轮体直径较小,如果安装时出现轴孔偏心,很容易导致设备行驶时出现周期性跳动,影响搭载的传感器检测精度,尤其是对于搭载视觉传感器、惯性测量单元的巡检类机器人,轮体的跳动量控制直接关系到导航定位的准确性。另外胎面的橙色标识圈除了外观区分作用之外,实际使用中也可以作为视觉里程计的识别特征,方便外置视觉传感器捕捉轮体转动状态,辅助移动平台做运动状态校准。
从建模实现的角度,这款轮体的特征构建遵循了实际加工的工艺逻辑,胎齿的阵列间距保持均匀一致,轮辐的加强筋厚度从轮毂中心到胎圈位置做了渐变处理,靠近安装孔的位置筋厚更大,用来传递电机输出的扭矩,靠近胎圈的位置筋厚适当减薄,用来缓冲路面传递的振动,相当于在轮毂结构上集成了部分减震功能,减少路面冲击直接传递到电机输出轴上,延长驱动电机的轴承使用寿命。在做装配干涉检查时,需要预留轮体转动时的侧向摆动间隙,避免轮体转动时和设备底盘的安装支架发生摩擦剐蹭,尤其是在设备带负载运行时,悬架会产生小幅形变,间隙预留量需要结合悬架的形变量做匹配调整。
针对不同的使用场景,这款轮体的胎齿结构也可以做适配性调整,如果是多用于室内地毯、瓷砖路面的场景,可以适当降低胎齿高度,提升行驶平顺性;如果是多用于户外泥地、草地场景,可以适当加大齿块的间隙,避免泥土、草屑卡在齿缝之间影响抓地力。目前的结构参数是经过多轮场景验证的通用化版本,兼顾了多数常见小型移动平台的使用需求,不需要做大幅修改就可以直接适配多数常规设计的小型移动载体,在做整机结构设计时,可以直接调用该轮体模型做底盘布局的干涉检查,减少重复建模的工作量,提升整体设计效率。
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- 软件分类: 通用机械零部件






