CN113022730B - 一种自适应越障的轮式救灾机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于救灾机器人技术领域，提供一种自适应越障的轮式救灾机器人，包括动力系统、中心控制系统、“V”型车身和磁流变液轮系。该机器人利用磁流变液在磁场下的不同性态，通过磁流变液缸实现锁定‑解锁‑复锁的磁流变液轮的自适应变形，即机器人磁流变液轮平地行进时磁流变液缸锁定，正常行走。当磁流变液轮触碰到阶梯型障碍时，磁流变液轮解锁发生自适应性变形，与竖直面增大接触面积，实现磁流变液轮的竖直爬升。机器人即将到达阶梯上一平面时，磁流变液轮在阶梯棱角处锁定，构成类轮腿机构支撑磁流变液轮完成阶梯型障碍的翻越，完成救灾机器人针对越障的自适应性变形的功能。本发明通过磁流变液方案解决了机器人在翻越阶梯型障碍时的问题。
Description
技术领域
本发明属于救灾机器人技术领域，特别涉及一种应用于灾害救援、物资搬运，可实现自适应越障的轮式救灾机器人。
背景技术
灾害救援机器人是指在突发灾害情况下应用于现场勘探、人员搜救、物资搬运的特种作业机器人。灾害现场情况恶劣复杂，可能存在地形复杂、障碍物多等情况，这就要求灾害救援机器人需要具有较强的越障性能和运动性能以适应不同地形，如沟壑、阶梯、断面等，高效准确实现灾害救援任务。轮式机器人由于具有轮式结构而具有运动平稳、行进快速的优点，但对于地形条件要求较高，因此灾害现场的复杂地形严重限制了传统轮式机器人的运动能力，影响机器人灾害救援效果。为此，开发出可实现自适应越障的轮式机器人可有效解决目前灾害救灾机器人存在的运动性能不足的问题，实现救灾机器人的有效救援。
近年来，相关研究人员针对轮式结构的越障性能优化提出了诸多方案，2013年浙江理工大学在专利CN103264382A中公开了“一种具有径向伸缩车轮的轮臂混合式越障机器人”。该机器人通过齿轮齿条伸缩装置径向改变机器人轮的形态，实现轮-臂机构的转换，以增强机器人的越障能力，但轮-臂机构转换后机器人的行进将产生较大的颠簸，不利于机器人的行进。2017年北京交通大学在专利CN206407010U公开了一种“一种欠驱动变形轮式越障机器人”，该机器人通过控制电机的正反转来反转车身以及控制轮系中钩爪的伸缩。当其在平坦的路面上滚动时，可将轮子变为圆形进行滚动前进。当其遇到障碍物时，可通过电机的反转进而带动车身反转180°，此时轮系变形为钩爪模式，可实现障碍物的翻越。但该机器人在轮结构改变时依旧无法保证机器人行进的平稳性，造成一定程度的颠簸。
发明内容
本发明的目的是解决传统轮式灾害救援机器人越障性能差、无法完成越过阶梯类障碍的问题，发明一种可实现自适应越障的轮式救灾机器人。
本发明的技术方案：
一种自适应越障的轮式救灾机器人由动力系统1、电源2、中心控制系统3、“V”型车身4和磁流变液轮系5组成。机器人工作状态下，通过磁流变液轮中心控制仓516内部传感器芯片测定机器人磁流变液轮51的姿态信息，机器人在平坦地形行进时，车轮磁流变液缸513顶端的弹簧5137使轮顶件5139处于极限位置，同时缸体内部的磁流变液在线圈通电的情况下使磁流变液5133处于高粘度、低流动性的宾汉流体状态，锁定活塞5132，此时轮顶件5139与弹性体514位置保持一致，进而保持轮的形状。依附于弹簧的力传感器5138通过测定轮顶件5139的受力情况，当力传感器5138检测到车轮前方触碰到障碍物时，车轮前方的磁流变液缸513断电，此时磁流变液5133处于高流动性状态，缸体轮顶件5139下沉使磁流变液轮51在高分子弹性体514变形的条件下增大与阶梯障碍物的接触面积，从而增大磁流变液轮51与阶梯竖直面的摩擦力。机器人动力系统1使前轮沿着竖直面行进，当接触面即将到达阶梯顶端时，从压力状态下复原的缸体轮顶件5139恢复到原来位置。此时磁流变液线圈5134通电，再次锁定轮顶件5139，使其外伸到阶梯顶端棱角处，形成类轮腿形状，通过外伸的轮顶件5139搭在阶梯上，进而将轮抬升至阶梯障碍的上方，实现机器人的越障功能。
磁流变液轮系5主要由磁流变液轮51、连接键52、轮轴53和轮轴带轮54组成；磁流变液轮51通过螺栓517和控制仓连接件518与轮轴固定；轮轴53与磁流变液轮51通过连接键52连接，以用于将轮轴53力矩传输到磁流变液轮51；轮轴53中部位置的轮轴带轮54通过焊接将其一体化连接在轮轴53上；动力系统1通过轮轴带轮54将力矩传输至轮轴53，轮轴53与车身轮孔配合；
磁流变液轮51主要由外挡板511、磁流变液缸连接螺栓512、磁流变液缸513、高分子弹性体514、挡板夹紧固定螺母515、磁流变液轮中心控制仓516、轮轴连接螺栓517、控制仓连接件518和内挡板519构成；磁流变液缸513的基座均有连接孔，磁流变液轮中心控制仓516的侧边矩形面516B存在四个螺纹连接孔516A，每个磁流变液缸513通过磁流变液缸连接螺栓512连接在矩形面516B上，在周向布置的磁流变液缸513中间区域存在扇形缝隙，为了增强磁流变液轮51的行进稳定性，在两磁流变液缸513中间安装高分子弹性体514，共12个，每个高分子弹性体514上打有两个安装孔514A，磁流变液轮的外挡板511周向一体化连接两个连接柱511A，共12组，连接柱511A末端存在螺纹，连接柱511A分别穿过高分子弹性体514的安装孔514A，将周向布置的高分子弹性体514固定位置，磁流变液轮的内挡板519存在与外挡板511上的连接柱511A一一对应的连接孔519A，连接柱511A穿过连接孔519A后通过挡板夹紧固定螺母515锁紧；轮轴53通过控制仓连接件518、轮轴连接螺栓517连接在磁流变液轮51上；
磁流变液缸513主要由腔内分隔套件5131、活塞5132、磁流变液5133、线圈5134、密封圈5135、缸体5136、弹簧5137、力传感器5138和轮顶件5139组成；轮顶件5139主要由支撑台5139A、连接套5139B和加强筋5139C组成；支撑台5139A外表面与高分子弹性体514外侧面构成柱形面，支撑台5139A下方使用对称布置的加强筋5139C，两加强筋连接处为连接套5139B，连接套5139B内有连接螺纹，活塞5132末端有连接螺纹，轮顶件5139通过螺纹与活塞5132连接；缸体外部的活塞5132套有弹簧5137，弹簧5137上方安装力传感器5138；缸体内部为铁磁颗粒与胶体组成的磁流变液5133，同时添加有分散剂和防沉剂；缸体内嵌套管型腔内分隔套件5131，其直径小于缸体内腔，二者之间存在环形空隙，空隙内侧安装线圈5134；活塞5132的头部存在对称缺口，便于磁流变液5133在腔体内任意流动，活塞5132的头部沿活塞杆有直径和形状相同的两个环形台，与活塞杆一体，用于增强磁流变液的固定功能；缸体内侧口安装环形密封圈5135；
机器人动力系统1主要由电机安装螺栓11、电机12、传动带13、电机带轮14和电机带轮连接键15组成；车体底板41上有一凸台，凸台上存在四个螺纹安装孔，电机底座安装孔与凸台安装孔一一对应，通过电机安装螺栓11连接固定；电机轴存在键槽，利用电机带轮连接键15将电机12与电机带轮14连接；
“V”型车身4主要由车体底板41、底板连接螺栓42、“V”型底梁43、连接架44、电源托台45、电源托台螺栓46和连接螺母47组成；“V”型车身4两侧分别对称安装，两个“V”型底梁43并排放置，在V型车身4的前半部，“V”型底梁43下方有螺纹孔组，在连接架44上有同样布置的螺纹孔，连接架44通过螺栓与“V”型底梁43相连，保持车身整体稳定性；车体底板41存在螺纹孔组，“V”型底梁43存在对应的连接孔；车体底板41在两侧分别对称安装的螺栓，为了保持车体底板41的稳定性，将拥有同样布置的安装孔的连接架44安装在车体底板41处，在“V”型底梁43的中心区有一焊接的一体化横梁，横梁上有螺纹孔组，电源托台45上有对应位置的螺纹孔组，通过连接螺栓将电源托台45连接在“V”型底梁43的横梁上，用于安装机器人的供能装置；
使用方法如下：通过磁流变液轮51内部磁流变液缸513的通电断电，实现车轮形状的柔性变化，在增强与地面接触能力的同时实现自适应越障功能。首先，通过磁流变液轮51的形状变化实现机器人的自适应越障能力。磁流变液轮51在常态时，磁流变液缸513内线圈5134通电，缸体内腔磁流变液5133处于不可流动状态，活塞5132被锁死固定，磁流变液缸513所连接的轮顶件5139在弹簧5137的作用下达到极限位置，磁流变液轮51的形状为标准圆形.此时，磁流变液轮51可实现在平坦地形的正常行进。磁流变液轮中心控制仓516内部位姿芯片标定各个缸体的相对位置，当磁流变液轮51前方遇到高度、坡度均较大的阶梯障碍地形时。障碍物触碰到布置于障碍物前方的磁流变液缸轮顶件5139，障碍物对于缸体的力反馈到置于弹簧下的力传感器5138，当力达到一定值时，磁流变液轮中心控制仓516内部芯片控制触碰到障碍物的磁流变液缸线圈5134断电，此时缸体内部磁流变液5133处于流动性状态，缸体活塞5132可以自由移动，锁定状态解除，而轮接触地面的磁流变液缸513通过位置标定依旧处于锁定状态。轮顶件5139在力的作用下下沉，布置于磁流变液缸513之间的高分子弹性体514变形。轮面与障碍物倾斜垂直面之间的接触面急剧增大，增大了磁流变液轮51与障碍物之间的接触面积，增强了磁流变液轮51与障碍物垂直面之间的摩擦力。当磁流变液缸513轮顶不触碰阶梯面竖直面时，轮顶件5139在磁流变液缸513上安装的弹簧的作用下恢复极限位置，此时控制系统控制该磁流变液缸线圈5134通电，缸体活塞5132重新被锁定，完成对平坦地形行进的支撑。此时机器人动力系统1正常工作，机器人前轮沿着阶梯竖直面上升，在前轮转动的过程中，后续接触到竖直面的磁流变液缸线圈5134断电，重复上述步骤，实现磁流变液缸513的实时变形。
当磁流变液轮51即将到达阶梯面顶部时，下沉轮顶件5139后续磁流变液缸513无法触碰到阶梯竖直面，此时该缸体轮顶件5139处于极限位置，越过阶梯的棱角处，搭在上一级阶梯的平面上，此时磁流变液轮51在该缸体轮顶件5139的支撑下翻越阶梯障碍棱角，实现机器人的阶梯式障碍越障。
本机器人车身采用“V”型结构可有效保持车身的行进稳定性，避免发生倾覆。同时，“V”型结构可在一定程度上克服常规障碍对于机器人底盘的剐蹭。
本发明的出色越障性能使依靠磁流变液5133在有无磁场状态下的不同特性，实现磁流变液缸513的轮顶件5139固定锁紧与解锁，从而达到磁流变液轮51针对越障的自适应性变形的功能。通过磁流变液方案解决了机器人在翻越阶梯型障碍的问题。提出了机器人磁流变液轮锁定-解锁-复锁的变形越障方案。在避免引发机器人较大颠簸的前提下，提升了机器人在复杂地形、障碍物阻挡环境下的自适应性越障能力，在各类障碍阻挡条件下均可平稳行进。本机器人所采用的磁流变液方案反应迅速，能耗较低，结构紧凑，可有效解决传统轮式机器人越障性能差的问题。
附图说明
图1是本发明自适应越障的轮式救灾机器人示意图。
图2是磁流变液轮系示意图。
图3是磁流变液轮爆炸图。
图4是磁流变液缸结构图。
图5是机器人动力系统示意图。
图6是“V”型车身结构示意图。
图7是磁流变液轮阶梯障碍翻越工作示意图。
图中：1-动力系统，2-电源，3-中心控制箱，4-“V”型车身，5-磁流变液轮系
11-电机安装螺栓，12-电机，13-传动带14-电机带轮，15-电机带轮连接键；
41-车体底板，42-底板连接螺栓，43-“V”型底梁，44-连接架，45-电源托台，46-电源托台螺栓，47-连接螺母；
51-磁流变液轮，52-连接键，53-轮轴，54-轮轴带轮；
511-外挡板，511A-连接柱，512-磁流变液缸连接螺栓，513-磁流变液缸，514-高分子弹性体，514A-安装孔，515-挡板夹紧固定螺母，516-磁流变液轮中心控制仓，516A-螺纹连接孔，516B-矩形面，517-轮轴连接螺栓，518-控制仓连接件，519-内挡板，519A-连接孔；
5131-腔内分隔套件、5132-活塞、5133-磁流变液、5134-线圈、5135-密封圈、5136-缸体、5137-弹簧、5138-力传感器、5139-轮顶件。
具体实施方式
结合附图和技术方案详细说明本发明的实施方式。
图1为本发明自适应越障的轮式救灾机器人示意图，本救灾机器人由动力系统1、电源2、中心控制系统3、“V”型车身4、磁流变液轮系5组成。
图2为机器人磁流变液轮系示意图，磁流变液轮系由磁流变液轮、轮轴、连接键、车轮带轮组成，磁流变液轮51通过螺栓与车轴固定，轮轴53与磁流变液轮51通过连接键52连接，以用于将轮轴53力矩传输到磁流变液轮51。
图3为磁流变液轮爆炸图，磁流变液轮由外挡板511、磁流变液缸连接螺栓512、磁流变液缸513、高分子弹性体514、挡板夹紧固定螺母515、磁流变液轮中心控制仓516、轮轴连接螺栓517、控制仓连接件518、内挡板519构成。磁流变液缸513通过磁流变液缸连接螺栓512连接在矩形面516B上，磁流变液缸513中间安装高分子弹性体514，每个高分子弹性体514上打有两个安装孔514A，磁流变液轮外挡板511存在两个连接柱511A，连接柱末端存在螺纹，连接柱511A分别穿过高分子弹性体514的安装孔514A，将周向布置的高分子弹性体514固定位置，磁流变液轮内挡板519存在与外挡板连接柱一一对应的连接孔519A，连接柱511A穿过连接孔519A后通过挡板夹紧固定螺母515锁紧，控制仓连接件518通过轮轴连接螺栓517连接在磁流变液轮上。
图4为磁流变液缸的结构示意图，每个磁流变液缸513腔内分隔套件5131、活塞5132、磁流变液5133、线圈5134、密封圈5135、弹簧5137、力传感器5138、轮顶件5139组成，轮顶件5139由支撑台5139A、连接套5139B、加强筋5139C三部分组成，支撑台5139A外表面与高分子弹性体514外侧面构成胎顶面，支撑台5139A下方使用对称布置的加强筋5139C，加强筋5139C中间为带有连接螺纹的连接套5139B，活塞5132末端同有连接螺纹，轮顶件5139通过螺纹与活塞5132连接。缸体外弹簧5139套在活塞杆上，轮顶件5139下方安装力传感器5138。缸体内腔装有磁流变液5133，由铁磁颗粒、胶体分散剂、防沉剂混合组成。线圈安装在缸体内表面，线圈5134内腔嵌套管型腔内分隔套件5131，分隔活塞5132与线圈5134。活塞头存在对称缺口，便于磁流变液5133在活塞头两侧内任意流动，活塞头沿活塞杆有直径形同的两个环形台与活塞杆一体，增强磁流变液5133的固定功能。
图5为机器人动力系统示意图，动力系统1通过电机带轮14将力矩传输至轮轴53，轮轴53与车身轮孔配合。
图6为“V”型车身结构示意图，“V”型车身4由由车体底板41、底板连接螺栓42、“V”型底梁43、连接架44、电源托台45、电源托台螺栓46、连接螺母47组成，其两侧分别对称安装，两个“V”型底梁43并排放置，在V型车身4的前半部，“V”型底梁43下方有螺纹孔组，在连接架44上有同样布置的螺纹孔，连接架44通过底板连接螺栓42与“V”型底梁43相连，保持其稳定性。车体底板41存在螺纹孔组，“V”型底梁43存在对应的连接孔。车体底板41在两侧分别对称安装的螺栓，为了保持车体底板41的稳定性，将拥有同样布置的安装孔的连接架安装在车体底板41处，在“V”型车身4的中心区有一焊接的一体化横梁，横梁上有螺纹孔组，电源托台45上有对应位置的螺纹孔组，通过连接螺栓将电源托台45连接在“V”型底梁43的横梁上，用于安装机器人的供能装置。
图7为磁流变液轮阶梯障碍翻越工作示意图，当机器人在平地行进的过程中遇到阶梯障碍时，磁流变液轮中心控制仓516内部位姿检测芯片检测到非竖直缸活塞受到一定力作用时，即可判定磁流变液轮前方触碰到阶梯型障碍。中心控制仓控制芯片控制触碰到障碍物的缸体线圈断电，磁流变液实现固-液转换，变成可流动状态，活塞整体无法被锁定，可自由移动。轮顶件5139在力的作用下下沉变为弹性体接触障碍物，弹性体变形后与阶梯竖直面的接触面积大幅增加从而增大了磁流变液轮与障碍物表面间的摩擦力。车轮沿着竖直面爬升，当磁流变液缸513转过接触区后，所受到的力为0，轮顶件5139在弹簧5137的作用下恢复到极限位置，1S后线圈5134通电，缸体活塞重新被锁定。完成磁流变液轮51在平坦地形的支撑。此过程循环往复，实现了磁流变液轮51对于竖直面的实时大面积接触。磁流变液轮51即将到达阶梯水平面时，即将进入接触区的磁流变液缸513无法在接触到竖直面，其顶件仍在磁流变液5133的锁定下处于极限位置，进而直接越过阶梯棱角，卡在阶梯上平面上，此时磁流变液轮在轮顶件的支撑下翻越阶梯障碍棱角，实现机器人的阶梯式障碍越障。
本发明的可实现自适应越障的轮式救灾机器人解决了传统轮式机器人在崎岖路面或阶梯型障碍无法顺利行进的问题，具有环境适应性强，越障性能强等特点。
Claims (1)
1.一种自适应越障的轮式救灾机器人，其特征在于，该自适应越障的轮式救灾机器人主要由机器人动力系统(1)、电源(2)、中心控制系统(3)、“V”型车身(4)和磁流变液轮系(5)组成；
磁流变液轮系(5)主要由磁流变液轮(51)、连接键(52)、轮轴(53)和轮轴带轮(54)组成；磁流变液轮(51)通过螺栓(517)和控制仓连接件(518)与轮轴固定；轮轴(53)与磁流变液轮(51)通过连接键(52)连接，以用于将轮轴(53)力矩传输到磁流变液轮(51)；轮轴(53)中部位置的轮轴带轮(54)通过焊接将其一体化连接在轮轴(53)上；动力系统(1)通过轮轴带轮(54)将力矩传输至轮轴(53)，轮轴(53)与车身轮孔配合；
磁流变液轮(51)主要由外挡板(511)、磁流变液缸连接螺栓(512)、磁流变液缸(513)、高分子弹性体(514)、挡板夹紧固定螺母(515)、磁流变液轮中心控制仓(516)、轮轴连接螺栓(517)、控制仓连接件(518)和内挡板(519)构成；磁流变液缸(513)的基座均有连接孔，磁流变液轮中心控制仓(516)的侧边矩形面(516B)存在四个螺纹连接孔(516A)，每个磁流变液缸(513)通过磁流变液缸连接螺栓(512)连接在矩形面(516B)上，在周向布置的磁流变液缸(513)中间区域存在扇形缝隙，为了增强磁流变液轮(51)的行进稳定性，在两磁流变液缸(513)中间安装高分子弹性体(514)，共12个，每个高分子弹性体(514)上打有两个安装孔(514A)，磁流变液轮的外挡板(511)周向一体化连接两个连接柱(511A)，共12组，连接柱(511A)末端存在螺纹，连接柱(511A)分别穿过高分子弹性体(514)的安装孔(514A)，将周向布置的高分子弹性体(514)固定位置，磁流变液轮的内挡板(519)存在与外挡板(511)上的连接柱(511A)一一对应的连接孔(519A)，连接柱(511A)穿过连接孔(519A)后通过挡板夹紧固定螺母(515)锁紧；控制仓连接件(518)通过轮轴连接螺栓(517)将轮轴(53)连接在磁流变液轮(51)上；
磁流变液缸(513)主要由腔内分隔套件(5131)、活塞(5132)、磁流变液(5133)、线圈(5134)、密封圈(5135)、缸体(5136)、弹簧(5137)、力传感器(5138)和轮顶件(5139)组成；轮顶件(5139)主要由支撑台(5139A)、连接套(5139B)和加强筋(5139C)组成；支撑台(5139A)外表面与高分子弹性体(514)外侧面构成柱形面，支撑台(5139A)下方使用对称布置的加强筋(5139C)，两加强筋连接处为连接套(5139B)，连接套(5139B)内有连接螺纹，活塞(5132)末端有连接螺纹，轮顶件(5139)通过螺纹与活塞(5132)连接；缸体外部的活塞(5132)套有弹簧(5137)，弹簧(5137)上方安装力传感器(5138)；缸体内部为铁磁颗粒与胶体组成的磁流变液(5133)，同时添加有分散剂和防沉剂；缸体内嵌套管型腔内分隔套件(5131)，其直径小于缸体内腔，二者之间存在环形空隙，空隙内侧安装线圈(5134)；活塞(5132)的头部存在对称缺口，便于磁流变液(5133)在腔体内任意流动，活塞(5132)的头部沿活塞杆有直径和形状相同的两个环形台，与活塞杆一体，用于增强磁流变液的固定功能；缸体内侧口安装环形密封圈(5135)；
机器人动力系统(1)主要由电机安装螺栓(11)、电机(12)、传动带(13)、电机带轮(14)和电机带轮连接键(15)组成；车体底板(41)上有一凸台，凸台上存在四个螺纹安装孔，电机底座安装孔与凸台安装孔一一对应，通过电机安装螺栓(11)连接固定；电机轴存在键槽，利用电机带轮连接键(15)将电机(12)与电机带轮(14)连接；
“V”型车身(4)主要由车体底板(41)、底板连接螺栓(42)、“V”型底梁(43)、连接架(44)、电源托台(45)、电源托台螺栓(46)和连接螺母(47)组成；“V”型车身(4)两侧分别对称安装，两个“V”型底梁(43)并排放置，在V型车身(4)的前半部，“V”型底梁(43)下方有螺纹孔组，在连接架(44)上有同样布置的螺纹孔，连接架(44)通过螺栓与“V”型底梁(43)相连，保持车身整体稳定性；车体底板(41)存在螺纹孔组，“V”型底梁(43)存在对应的连接孔；车体底板(41)在两侧分别对称安装的螺栓，为了保持车体底板(41)的稳定性，将拥有同样布置的安装孔的连接架(44)安装在车体底板(41)处，在“V”型底梁(43)的中心区有一焊接的一体化横梁，横梁上有螺纹孔组，电源托台(45)上有对应位置的螺纹孔组，通过连接螺栓将电源托台(45)连接在“V”型底梁(43)的横梁上，用于安装机器人的供能装置；
使用方法如下：通过磁流变液轮(51)内部磁流变液缸(513)的通电断电，实现车轮形状的柔性变化，在增强与地面接触能力的同时实现自适应越障功能；首先，通过磁流变液轮(51)的形状变化实现机器人的自适应越障能力；磁流变液轮(51)在常态时，磁流变液缸(513)内线圈通电，缸体内腔磁流变液(5133)处于不可流动状态，活塞(5132)被锁死固定，磁流变液缸(513)所连接的轮顶件(5139)在弹簧(5137)的作用下达到极限位置，磁流变液轮(51)的形状为圆形，此时，磁流变液轮(51)实现在平坦地形的正常行进；磁流变液轮中心控制仓(516)内部位姿芯片标定各个缸体的相对位置，当磁流变液轮(51)前方遇到高度、坡度均较大的阶梯障碍地形时，障碍物触碰到布置于障碍物前方的磁流变液缸(513)，障碍物对于缸体的力反馈到置于弹簧(5137)下的力传感器(5138)，当力达到一定值时，磁流变液轮中心控制仓(516)内部芯片控制触碰到障碍物的磁流变液缸线圈(5134)断电，此时缸体内部磁流变液(5133)处于流动性状态，缸体活塞(5132)自由移动，锁定状态解除，而轮接触地面的磁流变液缸(513)通过位置标定依旧处于锁定状态；轮顶件(5139)在力的作用下下沉，布置于磁流变液缸(513)之间的高分子弹性体(514)变形；轮面与障碍物倾斜垂直面之间的接触面急剧增大，增大了磁流变液轮(51)与障碍物之间的接触面积，增强了磁流变液轮(51)与障碍物垂直面之间的摩擦力；当磁流变液缸(513)轮顶不触碰阶梯面竖直面时，轮顶件(5139)在磁流变液缸(513)上安装的弹簧的作用下恢复极限位置，此时控制系统控制该磁流变液缸线圈(5134)通电，缸体活塞(5132)重新被锁定，完成对平坦地形行进的支撑；此时机器人动力系统(1)正常工作，机器人前轮沿着阶梯竖直面上升，在前轮转动的过程中，后续接触到竖直面的磁流变液缸线圈(5134)断电，重复上述步骤，实现磁流变液缸(513)的实时变形；
当磁流变液轮(51)即将到达阶梯面顶部时，下沉轮顶件(5139)后续磁流变液缸(513)无法触碰到阶梯竖直面，此时该缸体轮顶件(5139)处于极限位置，越过阶梯的棱角处，搭在上一级阶梯的平面上，此时磁流变液轮(51)在该缸体轮顶件(5139)的支撑下翻越阶梯障碍棱角，实现机器人的阶梯式障碍越障。
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