FTC竞赛机器人用全向轮里程计舱结构

　　组件的核心感知元件采用通孔式编码器，编码器轴直接与全向轮的转轴同轴连接，省去了额外的传动联轴结构，既压缩了整体安装厚度，也消除了传动间隙带来的检测误差，编码器信号可以直接反馈给机器人主控，实时采集轮体的转动圈数与转速数据。整套结构的安装固定采用标准10-32沉头螺栓，所有连接孔位均做沉头处理，螺栓安装后端面与支架表面齐平，不会突出结构表面干涉周边部件安装，支架上预留的安装孔位做了长槽设计，允许在小范围内调整全向轮的伸出高度，适配不同底盘离地间隙的机器人安装需求，安装时可以根据场地垫的实际压缩量调整轮体预压量，保证轮体与场地表面始终保持可靠接触，既不会因为压力过大增加行进阻力，也不会因为压力不足出现空转丢步。该里程计舱是面向FTC青少年机器人竞赛场景开发的轮式里程感知集成组件，核心作用是为竞赛机器人提供实时的位姿反馈数据，支撑自主导航阶段的路径规划、定点停靠、动作闭环控制需求，适配竞赛场地内快速移动、频繁转向、小范围精准对位的典型工况。从结构设计逻辑来看，整套组件采用双侧镜像对称布局，两侧安装支架并非完全一致的复制件，而是互为镜像的配对结构，这种设计是为了抵消全向轮安装时的侧向偏置误差，保证两侧轮组的接触压力一致，避免单侧轮打滑带来的里程累计偏差。

　　轮组部分采用2英寸直径全向轮，轮体自带的小辊子可以实现横向无阻力滑动，适配机器人全向移动的运动特性，不会因为里程计轮的侧向阻力影响机器人的横移、斜向移动动作；轮轴与支架之间采用1/2英寸外径、1/4英寸内径的标准轴承支撑，转动阻力小，径向跳动量控制在竞赛级精度要求范围内，长时间运行也不会出现松旷问题；全向轮与轴的连接采用1/4英寸D型轴，轴端已经按安装需求切割到适配长度，装配时不需要二次裁切，D型切面可以传递足够的扭矩，避免轮体与轴之间出现相对转动导致的计数偏差。

　　整套组件的结构件均适合采用3D打印工艺制作，打印时无需额外添加支撑结构，安装面的平面度可以满足装配要求，支架上的加强筋做了等厚处理，既保证了结构刚度，在机器人碰撞、急停工况下不会出现形变，也尽可能控制了整体重量，不会给竞赛机器人增加过多的负载。从安装边界来看，整套组件的横向宽度控制在极小范围内，可以直接安装在机器人底盘的侧边或者底部框架上，不会占用底盘中部的电控、执行机构安装空间，支架上预留的编码器安装位做了定位凸台，编码器装入后可以自动保证同轴度，不需要反复调整对中，装配效率很高。

　　在实际竞赛场景中，这类里程计舱通常会在机器人底盘上布置2-3套，配合主控的运动解算算法，可以在不依赖视觉定位的情况下实现短距离内的高精度位姿推算，即使场地内存在临时遮挡、视觉标识被其他机器人挡住的情况，也能依靠里程计数据维持短时间的定位精度，支撑机器人完成自动阶段的得分任务。设计时特意将所有外露的紧固件都做了沉头处理，避免竞赛过程中勾到场地上的线缆、场地拼接缝或者其他机器人的结构件，全向轮的外伸量经过反复验证，即使机器人在快速行进中出现小幅颠簸，轮体也不会脱离场地表面，同时轮体的压力不会大到增加电机的负载，影响机器人的加速性能。整套结构没有采用复杂的非标定制零件，所有标准件都可以从常规的机器人配件渠道采购，3D打印件的打印难度低，普通FDM打印机就可以制作，参赛队伍可以根据自身机器人的实际安装空间，对支架的安装孔位做小幅调整，快速适配不同的底盘结构。