带安装轴的100mm全向移动轮结构

做移动机器人底盘选型的时候，100mm规格的全向轮一直是小负载AGV、教育类竞赛机器人的常用行走部件，这套带安装轴的全向轮结构，刚好适配多数小型直流减速电机的输出端安装需求，不用额外做复杂的轴连接转接件，能直接省掉底盘轮系安装时的同轴度调校步骤。从实际应用场景来看，这类全向轮主要用在需要平面内全向移动的小型机器人底盘上，比如实验室的物料转运小AGV、Robocon等赛事的竞赛机器人、室内巡检的小型移动平台，相比普通的差速驱动轮组，它不需要做转向机构就能实现横向平移、零半径回转、斜向移动等动作，在狭窄空间内的移动灵活性远高于传统轮组。

从功能特性上看，这套轮组采用双排交错布置的从动小滚轮结构，滚轮外圈采用高摩擦系数的聚氨酯材质，既保证了和地面接触时的足够摩擦力，避免启动、制动时出现打滑，也能在轮体主转动方向之外，让小滚轮自由滚动实现横向的滑移自由度，轮体的主轮毂采用硬质铝合金材质加工，在保证整体结构强度的前提下，尽可能降低轮组自身的转动惯量，减少电机启动时的负载冲击。每个从动小滚轮都通过独立的小销轴固定在轮毂的安装槽内，销轴两端做了防松脱的卡簧限位，避免机器人在过坎、急停时小滚轮脱出，相邻两个小滚轮的轮廓间隙控制在1mm以内，保证轮体滚动时和地面的接触是连续的，不会出现明显的跳动感，行走过程的平顺性更好。

设计思路上，这套轮组直接集成了和电机输出轴匹配的安装轴段，轴端做了D型切边处理，和电机轴孔的D型面配合，能传递更大的扭矩，不会出现轮体和电机轴之间的相对转动打滑问题，轮毂上的安装孔位完全对应常规37mm直径直流减速电机的安装法兰孔距，不用额外做转接板就能直接把轮组固定在电机输出端，安装时只需要把电机轴插入轮组的中心轴孔，对齐法兰孔拧紧紧固螺丝即可，装配难度很低。轮毂上的每个小滚轮安装座都做了等角度的均分处理，整轮一共布置了8个从动小滚轮，保证轮体在任意转动角度下，至少有两个小滚轮和地面接触，不会出现单点支撑的不稳定情况，轮体的主转动轴承内嵌在轮毂中心位置，能承受径向的负载冲击，避免电机轴直接承受径向力导致电机轴承过早损坏。

从外形尺寸和安装边界来看，整轮的外径为100mm，轮体的宽度为38mm，安装轴的直径为6mm，轴段的有效配合长度为22mm，法兰安装面到轮体内侧的距离为10mm，在做底盘结构设计的时候，需要预留的轮组安装空间径向范围不小于105mm，轴向安装空间不小于45mm，轮组下方距离底盘底板的间隙建议预留15mm以上，避免机器人行走时地面的凸起剐蹭到底板。需要注意的是，这类全向轮适合在平整的室内硬质地面使用，比如环氧地坪、瓷砖地面、平整的水泥地面，如果在不平整的户外路面使用，小滚轮容易被杂物卡滞，反而会影响移动的流畅性，选型的时候如果底盘总负载在10kg以内，四个这样的全向轮搭配37mm直流减速电机，就能满足全向移动的动力需求，安装时要保证四个轮组的安装高度一致，避免出现个别轮组悬空导致的行走打滑、走偏问题。