Arduino线跟随移动机器人结构设计

这款轮式移动机器人的结构设计围绕地面标识线自主循迹功能展开，核心应用场景覆盖高校工程实训教学、小型物料定点转运、自动化产线工位间物料接驳、智能巡检演示等领域，可在平整硬质地面完成预设路径的自主行进，无需人工持续操控。整体底盘采用分层承载式布局，底层为白色硬质结构安装板，作为所有部件的安装基准，板件预留多组规则排布的安装孔位，可兼容不同规格的控制板、传感器、驱动模块的固定需求，安装孔位采用标准M3螺纹规格，适配常规紧固件选型，无需额外定制连接件。行走单元采用双轮差速驱动方案，左右两侧各布置一组大直径橡胶滚轮，滚轮通过支架直接固定在底盘安装板上，滚轮轴线与底盘纵向中心线垂直，保证行进过程中轮面与地面充分接触，减少打滑概率；底盘尾部设置一组滑动支撑结构，配合两个驱动轮形成三点支撑布局，无需额外万向轮即可保证底盘放置时的稳定性，同时降低转向时的摩擦阻力，差速转向的控制逻辑可通过左右轮转速差实现原地转向，适配狭窄空间内的路径调整需求。循迹感知单元采用多组红外反射式传感器，布置在底盘前端的延伸臂下方，延伸臂向前探出一定距离，为控制单元预留足够的反应时间，传感器检测端与地面保持固定高度，可精准识别地面铺设的深色引导线与浅色地面的反射率差异，将路径偏移信号实时传输给控制单元。控制层采用叠层安装设计，底层固定电机驱动模块，上层叠加Arduino主控板与扩展板，板件之间通过铜柱支撑预留散热间隙，避免长时间运行时模块积热影响运行稳定性；供电模块布置在底盘中部靠近重心的位置，平衡前后端重量分布，避免行进过程中出现翘头或尾部过重导致的转向迟滞问题。设计过程中优先考虑部件的拆装维护性，所有电气模块均采用插接式连接，无需焊接即可完成模块更换，底盘安装板的镂空区域一方面减轻整体自重，降低驱动轮的负载扭矩，另一方面可作为走线通道，将传感器、电机的连接线从板件下方排布，避免线缆外露干扰滚轮运行。安装边界方面，底盘整体宽度控制在两个驱动轮外侧间距范围内，前端延伸臂的宽度小于底盘主体宽度，避免循迹过程中延伸臂剐蹭路径两侧的障碍物；传感器的安装高度可通过支架上的长圆孔进行微调，适配不同反射率的地面材质，当检测深色哑光地面与高反光引导线时，可适当降低传感器高度提升检测精度，检测浅色哑光地面时可适当升高传感器扩大检测范围。驱动轮的轮面采用橡胶材质，表面带有细微防滑纹路，在水磨石、PVC地坪、木质桌面等常见平整地面均可提供足够附着力，滚轮与驱动电机输出轴采用紧配连接，配合顶丝固定，避免正反转切换时出现轮轴松脱。整体结构未设置复杂的传动部件，动力直接从电机输出轴传递到滚轮，减少传动环节的能量损耗，同时降低故障点数量，适合作为入门级自主移动机器人的教学验证载体，使用者可在现有基础结构上扩展蓝牙通信、机械臂夹持、避障传感器等模块，拓展更多应用功能。