法国机器人杯参赛竞技机器人原型结构

这套竞技机器人结构的设计，完全围绕限定赛场内的短周期作业需求展开，所有结构边界都严格卡着赛事规则里的设备尺寸阈值做约束，确保出发前在起始区的占位尺寸、作业过程中伸展后的最大轮廓都不超出规则红线，避免赛场判罚。从功能实现逻辑来看，整机的移动底盘采用分层式布局，底层预留电池、驱动轮组、巡线传感器的安装位，中层做功能执行机构的承载平台，上层则根据不同任务模块预留快装接口，可根据赛前策略调整快速更换拾球、积木搭建对应的执行末端，不需要改动主体承载结构就能适配不同的任务组合。

结构件的选型上，除了必须采用标准件的螺栓、轴承、传动销轴这类受力磨损件外，绝大多数承载结构都采用5mm厚木饰面经二维激光切割成型，这种设计思路一方面是大幅缩短加工周期，激光切割的板材件不需要开模，切割完成后仅需做简单的去毛刺处理就能通过榫卯结构拼接，配合少量紧固件就能完成主体框架装配，加工容错率高，赛前调试阶段如果出现结构干涉或者强度不足的问题，可以快速重新切割替换零件，不需要复杂的机加工工序；另一方面木质板材的自重远低于同等体积的金属结构件，能有效降低整机自重，给驱动系统减负，在有限的电池容量下能获得更长的作业续航，同时移动过程中的惯性更小，在赛场内做短距离启停、转向时的定位精度更容易控制。

针对部分结构形状复杂、无法通过二维板材拼接实现的功能部件，比如执行末端的夹持爪、传感器安装支架、轮组的连接座这类异形结构，采用三维打印工艺制作，这类部件通常受力不大但形状复杂度高，三维打印可以直接生成一体化结构，减少装配环节的累计误差，同时可以根据安装需求预留走线槽、传感器嵌装位，让整机的布线更规整，避免赛场移动过程中线缆剐蹭赛场设施或者其他参赛设备造成故障。

从实际作业场景的适配性来看，这类竞技机器人需要在规定的短时间内完成多类任务，包括球体的收集与定点投掷、积木块的按序堆叠搭建，所以整机的重心设计做了严格的配平，静态下重心落在底盘几何中心偏前的位置，保证拾球机构伸出作业时整机不会出现前倾倾覆，同时高速移动转向时的侧倾角度控制在安全范围内，不会因为离心力导致翻倒。驱动轮组采用差速驱动布局，配合前后的随动万向轮，最小转弯半径可以控制在整机自身长度的二分之一以内，能在赛场的狭窄通道内灵活转向，避开障碍物或者其他参赛机器人。

结构的安装边界设计上，所有外接的功能模块都采用统一的快装接口，接口的定位销孔位置做了统一规范，更换不同任务模块时不需要重新校准位置精度，插装后锁紧快拆螺丝就能完成装配，赛前调试阶段可以快速测试不同模块组合的作业效率，优化参赛策略。整机的电气元件安装位都做了隔层设计，将控制板、驱动板与机械传动结构分隔开，避免机械结构运动过程中产生的碎屑、振动影响电气元件的连接稳定性，同时隔层上预留了统一的走线孔，所有线缆都通过走线孔规整布置，不会外露干扰运动部件的动作。

在结构强度校核上，针对底盘承载轮组的安装位、执行机构的铰接点这类受力集中的位置，都做了局部加厚处理，激光切割件在这些位置采用双层板材叠合加固，三维打印件则在受力方向增加加强筋，保证在赛场的高频次启停、碰撞接触下不会出现结构断裂。考虑到赛场内可能存在的机器人间轻微碰撞，整机的外围轮廓都做了圆角处理，没有突出的尖锐结构，既避免碰撞时损坏自身结构，也不会对其他参赛设备造成额外损伤。