绝缘涂覆机器人的移动底盘是其在架空线路、电缆等场景中实现自主移动的核心部件，其设计需兼顾稳定性、适应性、效率与安全性。根据不同的应用场景和技术路线，移动底盘主要分为轮式、履带式、夹持式三种类型，各有其独特的优缺点。以下从技术原理、应用场景及优缺点对比展开分析：

一、轮式移动底盘

1. 结构与原理

· 组成：由驱动轮、从动轮、压紧轮（或弹簧压紧机构）组成，通过电机驱动轮子沿导线滚动。

· 运动方式：

差速驱动：通过调节左右轮转速实现转向（类似坦克转向）。

全向移动：部分高端型号采用麦克纳姆轮，支持横向平移和原地旋转。

2. 优点

· 移动效率高：

滚动摩擦阻力小，能耗低，适合长距离连续作业（如10km以上线路巡检+涂覆）。

示例：某型轮式机器人以0.5m/s速度运行，单次充电可覆盖15km线路。

· 控制简单：

运动学模型成熟，轨迹跟踪精度高（±5mm以内），易于实现自动化控制。

适合与视觉/激光导航系统集成，支持预设路径自动行驶。

· 结构轻量化：

相比履带式，轮式底盘重量减轻30%-50%，便于人工吊装至高空导线。

· 成本较低：

零部件标准化程度高，维护成本较履带式降低40%以上。

3. 缺点

· 地形适应性差：

对导线平整度要求高，在波浪形导线或存在接头、金具（如悬垂线夹）时易打滑或卡滞。

蕞大爬坡能力通常≤30°，无法直接攀爬垂直电缆或杆塔。

· 附着力不足：

依赖压紧轮提供正压力，在覆冰、潮湿导线表面易出现轮子空转。

· 越障能力弱：

无法跨越直径大于轮径50%的障碍物（如Φ20mm导线上的Φ10mm防震锤）。

二、履带式移动底盘

1. 结构与原理

· 组成：由履带、驱动轮、支重轮、导向轮组成，通过履带与导线接触增加摩擦力。

· 运动方式：

链式传动：驱动轮带动履带循环运动，支重轮支撑机器人重量。

可配备可伸缩履带，适应不同线径（如Φ12mm-Φ50mm导线）。

2. 优点

· 地形适应性强：

履带与导线接触面积大，适合大角度倾斜（≤60°）或垂直导线作业。

示例：某型履带式机器人可在35kV电缆终端塔上垂直爬升20m。

· 附着力高：

通过履带花纹和材料优化（如橡胶+金属钉），在覆冰、潮湿导线表面仍能稳定移动。

· 越障能力强：

可跨越直径与履带节距相当的障碍物（如Φ15mm防震锤），适合复杂线路环境。

· 承载能力大：

支重轮分散压力，可搭载更重的涂覆材料（如10L以上储料罐）或检测设备。

3. 缺点

· 移动效率低：

滑动摩擦阻力大，能耗是轮式的2-3倍，需更大容量电池或频繁充电。

蕞大速度通常≤0.3m/s，长距离作业效率受限。

· 控制复杂度高：

履带形变导致运动学模型非线性，轨迹跟踪误差较大（±10mm以上），需结合传感器反馈实时修正。

· 结构笨重：

履带系统重量是轮式的1.5-2倍，增加高空作业风险（如导线下垂量增大）。

· 维护成本高：

履带易磨损，需定期更换（寿命约500km），且更换过程复杂。

三、夹持式移动底盘

1. 结构与原理

· 组成：由机械臂、夹爪、旋转关节组成，通过夹持导线并配合旋转或滑动实现移动。

· 运动方式：

步进式移动：夹爪交替夹紧-松开-移动，类似尺蠖运动。

连续式移动：通过差速旋转夹爪实现沿导线滚动。

2. 优点

· 稳定性极高：

机械夹持力可达500N以上，完全消除打滑风险，适合超高压线路（如500kV以上）。

示例：某型夹持式机器人在10级大风（25m/s）下仍能稳定作业。

· 地形适应性最强：

可攀爬垂直杆塔、跨越分裂导线（如双分裂、四分裂导线），甚至在绝缘子串上移动。

· 承载能力最大：

机械结构强度高，可搭载重型设备（如20kg以上涂覆材料+检测模块）。

· 精准定位：

结合编码器反馈，可实现毫米级位移控制，适合高精度涂覆作业。

3. 缺点

· 移动速度慢：

步进式移动效率极低（≤0.1m/s），连续式移动速度也仅0.2m/s左右。

· 控制复杂度极高：

需实时协调多个夹爪的夹紧/松开时序，对控制器算力要求高（通常需搭载工业PC或FPGA）。

· 结构笨重且昂贵：

机械臂和夹爪采用高强度合金（如钛合金），重量是轮式的3倍以上，成本增加50%-100%。

· 能耗高：

机械夹持需持续供电维持夹紧力，电池续航时间缩短50%以上。

四、技术发展趋势与选型建议

1. 发展趋势

· 复合式底盘：

结合轮式+履带式优点（如可变形轮履带），通过机械结构切换适应不同地形。

示例：某型机器人在平坦导线用轮式模式，遇到障碍时展开履带越障。

· 仿生设计：

模仿蛇形机器人或昆虫足式运动，提升极端环境适应性。

· 轻量化材料：

采用碳纤维复合材料替代金属，减轻重量同时保持强度。

2. 选型建议

· 优先轮式：

若作业线路平整、距离短（<5km），且需低成本快速部署。

· 选择履带式：

若线路存在大角度倾斜、覆冰或频繁障碍物，且需中长距离作业。

· 考虑夹持式：

若为超高压线路（500kV以上）、垂直杆塔或分裂导线场景，且对精度要求极高。

结论：绝缘涂覆机器人移动底盘的选型需权衡效率、适应性、成本与安全性，未来复合式底盘和仿生设计将成为突破现有局限的关键方向。

绝缘涂覆机器人