本报记者 周晓艳

让履带式机器人“瘦”下来，远不只是把零件做小那么简单。

三大件全部重新设计

传统履带式机器人体积较大，变径机构、履带机构、力觉传感器三大核心模块各有独立空间，而在34.6毫米的直径限制下，每一毫米都要精打细算。

变径机构采用了四连杆加两片弯折簧片的架构，替代了传统双组连杆设计。这一改变不仅缩短了机身轴向长度，还为履带机构提供了弹性稳定支撑，使其能够被动倾斜适配变径管与弯管。

履带机构选用6毫米商用行星减速电机，搭配自研硅胶履带与驱动轮，将整体高度压缩至9.5毫米。三组履带机构配合簧片弹性连接与电机负载特性形成的被动差速，无需主动差速控制即可平滑通过弯管。

力觉感知则被“藏”进了变径机构与履带机构的卡扣连接处——一个商用薄膜压力传感器几乎不占额外体积，却能实时监测履带与管壁的接触压力。叠加对驱动电机电流的实时监测，VCMR拥有了两路“力觉”反馈。

三个看似“普通”的设计，拼出了目前文献报道中同时集成主动变径、独立履带驱动、接触力感知三大核心功能的最小尺寸履带式机器人。

边走边调的“机械智能”

有了两路力觉反馈，VCMR具备了在未知管道中自适应运动的能力。

它的运动策略分为两个阶段循环：先以接触力为反馈调节变径机构，待牵引力达标后切换至主动移动；移动中持续监测电机电流，若出现空转或堵转，则立即切换回状态调整阶段重新匹配管径。

整个过程无需人工干预，无需预先知道管道参数。机器人边走边调，在40至80毫米的变径硬管中自主适配管径变化，在含4处急弯、最小曲率仅3厘米的150厘米长体外结肠模型中，在模拟体内压迫环境下50秒走完全程。

这种“机械智能”的背后，是被动差速与力觉反馈的协同。过弯时，簧片弹性连接允许履带机构被动倾斜，配合电机负载差异自然形成差速，无需额外控制算法介入。

传统微电机的“逆袭”

在软体机器人、形状记忆合金、磁驱动等新型驱动器层出不穷的今天，传统微电机驱动的微型机器人还有没有前景？

VCMR给出了肯定的回答。它完全无缆，由商业化3.7伏锂电池直接供电，不需要外部磁场、气压源或高压电源。配合精巧的机械设计，传统微电机同样能实现真正自主的无缆作业。

这在工业管道远程检测、体内无创探查等实际场景中是硬需求——无缆意味着不受线缆长度限制，意味着可以进入更深的管道内部。

从34.6毫米出发

当然，VCMR目前仍有局限：暂未集成视觉与定位模块，管径较大时容易侧翻，无法自主通行分支管网。

团队已规划了三个迭代方向：集成微型视觉与定位感知以补齐环境探查能力，开展低功耗设计以延长无缆续航里程，研发双模块主动导向构型以适配T型分支等复杂管网。

从直径80毫米到34.6毫米，这不只是尺寸的缩小。当变径机构、履带机构、力觉感知三大模块在毫米级空间内实现协同，履带式机器人的能力边界被向前推进了一步。

而这一步，或许只是开始。