微型迷宫跟随竞速机器人结构设计

　　行走部分采用双轮差速驱动方案，驱动轮选用大直径防滑橡胶轮，轮面做了细密的防滑齿纹，能够在迷宫常用的木质、PVC赛道表面提供足够的抓地力，避免急加速、急转向时出现打滑丢步的问题；从动轮选用低阻力万向滚珠，布置在底盘前后两端的中心位置，既保证转向时的灵活性，又能将整机的支撑跨度控制在合理范围，避免高速过弯时出现侧翻。动力单元选用微型直流减速电机，电机安装座与底盘框架做了一体化的限位设计，装配时不需要额外调整电机轴与驱动轮的同轴度，电机输出轴直接与驱动轮轮毂连接，省去了额外的传动环节，能够最大限度降低传动间隙带来的控制误差，保证行走里程计数的精度。这款轮式移动机器人主要面向迷宫自主探索、路径求解类竞赛场景开发，核心用途是在未知迷宫环境中依靠自身传感系统完成环境感知、路径记忆、最优路径规划，最终实现从起点到终点的快速自主通行，是高校电子、机械、自动化专业开展嵌入式控制、机电一体化教学实践，以及相关智能移动算法验证的常用载体。整机采用上下分层的紧凑布局，上层预留控制板、传感模块的安装位，下层作为动力、电池的承载空间，整体框架做了极致的轻量化处理，所有结构件的安装孔位都做了同轴度公差约束，避免装配后出现传动卡滞、轮组偏磨的问题。

　　传感系统的安装位做了模块化预留，在底盘前端、左右两侧都设置了红外或者激光测距传感器的安装槽，安装槽的高度与迷宫墙体的标准高度匹配，能够保证传感器的检测范围刚好覆盖墙体位置，避免出现检测盲区或者误检测地面、顶部的问题；上层框架的中部预留了主控板、电池的固定位，电池选用轻量化的锂聚合物电池，安装位做了防松卡扣设计，能够避免机器人在高速运动、碰撞墙体时出现电池移位、接线松脱的问题。整机的外形尺寸严格遵循常规迷宫竞赛的赛道约束，长宽尺寸控制在迷宫单格通道的允许范围内，高度不会遮挡传感器的检测光路，所有外露的结构边缘都做了圆角处理，避免在迷宫中行走时刮蹭墙体，增加行走阻力。

　　设计过程中优先考虑了整机的重心分布，将重量较大的电池、电机布置在底盘下层靠近驱动轮的位置，有效降低整机重心，提升高速转向时的稳定性；上层的控制板、传感模块都做了等重平衡布置，避免出现单侧偏重导致的轮组压力不均、行走走偏的问题。框架结构采用薄板拼接的装配方式，所有拼接位置都设计了定位卡扣与螺丝安装孔，不需要复杂的工装就可以完成快速装配，后期更换损坏的零部件也十分便捷；走线槽在框架设计时就做了一体化预留，所有传感器、电机的接线都可以隐藏在框架内部的走线空间内，避免外露的接线在运动过程中被墙体勾挂，造成设备故障。

　　考虑到迷宫探索过程中不可避免会出现与墙体的轻微碰撞，在底盘的前后端都设计了缓冲结构，碰撞时能够通过微小的形变吸收冲击力，避免冲击力直接传递到主控板、传感器等精密部件上，提升整机的抗冲击能力。轮组的安装位置做了可微调的长孔设计，装配时可以根据实际的轮组公差微调两轮的间距与平行度，保证两轮的着地压力一致，避免直线行走时出现跑偏的问题；驱动轮的轮毂与电机轴之间采用D型轴连接，能够传递更大的扭矩，避免急加速时出现轮轴与轮毂相对滑动的问题。整机的所有结构件都做了壁厚优化，在保证结构强度足够应对常规碰撞、振动的前提下，尽可能削减不必要的材料厚度，降低整机自重，提升动力系统的续航表现与加速性能；电池安装位的尺寸兼容市面上常用的几种微型竞赛机器人电池，不需要修改结构就可以更换不同容量的电池，适配不同时长的竞赛、调试需求。