从实际功能层面看,基板承担了整套机器人的硬件承载与安装定位作用,板体上预留的两组对称立式安装座,是三杆张拉结构中竖向支撑杆的固定位,安装座上的同轴定位孔可保证支撑杆装配后的垂直度公差控制在合理范围内,避免张拉索受力不均导致的结构偏载;板体表面排布的多组小型三角定位凸台,用于张拉索的走线导向与端部固定,凸台的高度经过力学仿真优化,既不会因过高增加板体整体重量,也不会因过低导致索体与板体表面摩擦磨损,延长索体使用寿命。这款三杆张拉整体机器人的承载基板,是整套张拉导航系统的核心结构载体,主要面向非结构化障碍环境下的自主移动导航场景设计,可适配实验室移动算法验证、狭小空间巡检、灾后非平整地形探测等多类应用场景,区别于传统轮式、履带式移动平台的刚性框架结构,该基板依托张拉整体的力学特性,能在碰撞、挤压、跌落等工况下通过结构形变吸收冲击能量,避免刚性结构易出现的连接件断裂、板件变形失效问题。
板体边缘预留的多组矩形开槽,分别对应主控模块、电源模块、驱动模块的安装位,其中长条形开槽适配通信天线的伸出需求,保证无线导航信号的传输不受金属结构屏蔽,小尺寸矩形槽用于传感器线束的穿设,可将板上电气元件的连接线规整收纳在板体下方,避免线束外露与张拉结构运动部件发生干涉。设计思路上,该基板没有采用传统移动平台常用的金属板材铣削加工方案,而是选择一体化成型的非金属板材加工,在保证结构强度满足张拉预紧力要求的前提下,尽可能降低板体自身重量,从而降低整套机器人的运动负载,提升续航能力;板体上的所有安装孔位、定位凸台、开槽结构都做了统一的公差匹配,可直接适配开源生态内的通用电子硬件,无需二次加工改孔,降低了算法验证阶段的硬件装配成本。
从安装边界来看,板体采用长条形扁平化外形,整体厚度控制在较小范围内,板体两端做了斜切处理,避免机器人在越障过程中板体边缘与障碍物发生卡滞;立式安装座的高度经过运动干涉校核,当三杆张拉结构完成索体张拉后,支撑杆的摆动范围不会与板体上安装的电子元件发生碰撞,板体底部预留的传感器安装平面,可直接搭载测距传感器、惯性测量单元等导航所需元件,安装平面的平面度公差满足传感器的装配要求,不会因平面倾斜导致传感器测量数据出现系统误差。
在实际装配过程中,该基板的所有安装位都设置了防呆设计,不同功能的安装孔孔径做了区分,装配人员无需对照复杂图纸即可快速完成硬件定位,减少装配失误率;板体表面的标识点可配合视觉传感器完成自身位姿校准,为机器人的自主导航提供基准参考。区别于刚性连接的移动机器人结构,该基板配合张拉整体结构的力学特性,可让机器人在通过狭窄缝隙、不平整路面时,通过结构的自适应形变调整自身姿态,无需额外设计复杂的悬挂减震结构,简化了整套系统的机械复杂度,同时提升了环境适应能力,尤其适合在存在随机障碍物的非结构化场景中开展导航算法验证工作,板体上预留的扩展安装位还可根据实际任务需求搭载不同功能的传感器模块,无需重新设计加工基板,具备较强的功能扩展性。
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