红外循迹双轮自主移动小车结构设计

这款双轮循线移动装置，核心应用场景覆盖教学实验验证、产线轻型物料转运、展会固定路径导引等多个领域，在职业院校机电一体化实训场景中，可作为传感器调试、控制逻辑验证的实操载体，学生可通过调整传感器安装高度、驱动轮转速差参数，直观理解闭环控制的响应逻辑；在轻型产线场景中，可搭配小型载物托盘，完成工位间固定路径的小零件转运，替代人工完成重复性的短距离物料输送，降低流水线旁的重复劳动强度。

从实际用途来看，该装置不需要预设复杂的导航地图，仅依靠地面铺设的高对比度导引线路即可完成自主路径跟随，对使用场景的改造成本极低，不需要额外铺设磁条、二维码等导航标识，仅需在平整地面粘贴黑色绝缘胶带即可完成路径布设，适合临时展会导引、短期实训项目搭建这类需要快速部署的场景。

功能特性层面，装置采用差速驱动结构，两个驱动轮对称布置在车体中部靠前位置，后部设置单点支撑的从动接触点，转向时通过两侧驱动轮的转速差完成转向动作，最小转弯半径可控制在车体自身长度的0.8倍范围内，能够适应曲率较大的弯折路径；车体前端预留了红外传感器阵列的安装位，可根据路径识别精度需求，布置3-8组红外对管，通过检测不同位置传感器的反射信号差值，判断车体相对导引黑线的偏移量，将偏移信号传输至控制单元后，实时调整两侧电机的输出转速，完成路径纠偏。动力单元采用卧式安装的直流减速电机，电机输出轴直接与驱动轮轮毂连接，省去了额外的传动齿轮结构，减少了传动间隙带来的控制误差，同时降低了车体整体的装配复杂度。电池模块布置在车体中部的重心位置，保证车辆运行时的重量分布均匀，避免单侧重量过大导致的行驶跑偏问题，车体尾部预留了扩展接口，可根据使用需求加装蓝牙模块、载物平台或者小型机械执行机构，拓展装置的使用边界。

设计思路上，整体车体承载结构采用一体化的弯折成型设计，主体承载板使用轻量化的硬质板材加工，轮系安装位、电机固定位、传感器安装槽都在主体板上直接加工成型，减少了额外的连接紧固件数量，降低装配累积误差；驱动轮轮毂采用辐条式镂空结构，在保证结构强度的前提下降低轮体自身转动惯量，提升转速调整的响应速度，轮胎表面采用防滑纹理设计，增大与地面的接触摩擦力，避免起步、转向时出现打滑导致的路径识别偏差。传感器安装位设计成长条型可调结构，可根据地面导引线条的宽度，调整两侧传感器的间距，适配15mm-50mm宽度的不同导引线路，提升装置对不同使用场景的适配能力。控制板安装区域设置在车体前部传感器后方，缩短传感器与控制板的接线长度，减少信号传输过程中的干扰，接线端子采用卧式布置，避免车体运行过程中接线与地面凸起物发生剐蹭。

外形尺寸与安装边界方面，车体整体长度控制在150mm左右，宽度约100mm，车体底部距离地面的最小间隙为8mm，能够适应普通环氧地坪、木质地板、平整水泥地面等常见室内地面，可顺利通过地面高度差不超过5mm的接缝或者小型凸起；驱动轮直径为65mm，轮面宽度20mm，两侧轮的安装同轴度公差控制在0.1mm以内，避免因同轴度偏差导致的行驶阻力增大、直线行驶跑偏问题。电机安装位的定位孔采用长圆孔设计，可在装配时调整电机的前后位置，张紧轮轴与轮毂的配合间隙，保证轮系转动顺畅无卡滞。传感器安装面距离地面的高度可在10mm-20mm范围内调整，适配不同反射率的地面材质，避免因地面反光导致的传感器识别误判。车体上部的电池安装位尺寸适配常规的2S锂电池规格，电池固定采用卡扣式结构，不需要额外的绑带或者紧固件，方便电池更换与维护。整体结构的所有棱角位置都做了倒圆角处理，避免实训操作过程中尖锐边角划伤操作人员，同时也减少车体运行过程中剐蹭周边设备的风险。