Robofest4.0液体输送自平衡轮式机器人

　　这款轮式自平衡移动载体，最初面向青少年机器人竞赛场景开发，核心功能是实现小容量液体的高精度平稳输送，可在自主运行与手动遥控两种模式间切换，适配竞赛任务中定点转运、路径循迹、障碍规避等多种作业需求，也可拓展用于小型实验室的试剂短距离转运、轻型物料的工位间传递等场景。从结构设计逻辑来看，整机采用双层板层叠式布局，上下两层安装板通过四根带锁紧结构的金属立柱连接，立柱与板件的连接位预留了调节余量，可根据搭载负载的重心高度灵活调整层间距，适配不同规格的储液容器安装需求。

　　上层安装板为储液单元预留了1.5升容量的安装空间，储液容器采用嵌入式安装方式，与上层板的接触面设置了防滑缓冲垫，避免移动过程中容器出现滑移，同时减少轮组运行带来的振动传递到储液单元，降低液体晃动对整机平衡控制的干扰。下层安装板作为核心承载层，集中布置了动力驱动单元、平衡控制模块、电源组件以及视觉识别模块，驱动部分采用双侧同轴独立驱动布局，两个大直径越野纹路轮胎分别连接独立的减速驱动电机，电机通过L型安装支架固定在下层板底部，输出轴与轮胎轮毂采用键连接加顶丝锁紧的固定方式，保证大扭矩输出下的连接可靠性，轮胎选用高弹性橡胶材质，胎面的深纹路设计可提升在平整桌面、短绒地毯、轻度不平整地面的抓地力，减少平衡调整过程中的打滑概率。

　　整机的平衡控制依赖布置在下层板中心位置的惯性测量单元，实时采集车体的倾角与角速度数据，通过控制算法动态调整双侧电机的输出转速与转向，维持车体在前后方向的动态平衡，即使在液体加注后重心出现小幅偏移，也能通过算法参数的自适应调整保持稳定运行。手动遥控模式下，控制信号通过无线传输模块传递到主控单元，操作人员可远程控制载体的前进、后退、转向以及启停，适配需要人工介入的复杂作业场景；自主模式下，前置的视觉识别模块可识别预设的路径标识与停靠点位，自动规划运行路径，完成定点的液体取放与输送任务。从安装边界来看，整机的轮距设置兼顾了稳定性与通过性，宽度方向不会超出常规竞赛场地的通道宽度限制，高度方向可通过调整立柱的安装长度进行适配，最低重心状态下可满足高速运行的稳定性需求，抬升上层板高度后可适配更高规格的储液容器。走线设计上，所有连接线缆都通过立柱旁的走线槽进行固定，避免线缆外露干涉运动部件，电源模块布置在下层板的最底部，尽可能降低整机重心，减少平衡控制的调整负荷，电池采用快拆式安装结构，可快速更换备用电池，延长连续作业时间。

　　结构件的选型上，安装板选用轻质高强度的工程板材，在保证结构刚性的前提下尽可能降低整机自重，减少电机的负载消耗，连接紧固件全部采用标准内六角螺丝，方便拆装维护，各模块的安装位都预留了通用安装孔位，可根据需求拓展加装机械爪、传感器等附加组件，拓展设备的应用场景。在实际运行过程中，液体的晃动会给整机平衡带来周期性的扰动，设计阶段通过反复调整储液容器的安装位置、优化控制算法的滤波参数，抵消液体晃动带来的重心波动，保证输送过程中液体不会溢出，同时维持车体的平稳运行，即使在加减速、小半径转向的工况下，也能保持平衡状态不会倾倒。