Arduino与树莓派控制的直线循迹小车

这款直线跟踪移动机器人主要面向教学实验、小型智能设备开发场景，可用于高校电子信息、自动化专业的嵌入式开发实训，也可作为小型巡检类移动载体的原型验证平台，能够沿预设的黑色引导线完成自主直线行驶，适配实验室平整地面、室内硬质铺装路面等常规使用场景。整机采用三轮布局，前部为单万向从动轮，后部为双驱动轮，结构紧凑，转向灵活，可在狭小空间内完成循迹动作。框架主体采用板材拼接结构，预留了多层电子元件安装位，下层可放置驱动板、电池模块，中层固定主控板，上层可拓展传感器、散热组件等外设，安装孔位按照常用电子模块的标准孔距设计，无需额外打孔即可完成常规配件的固定。设计初期先确定轮距与轴距参数，保证行驶过程中不会出现侧翻风险，驱动轮采用橡胶胎面搭配塑料轮毂，抓地力适配室内光滑地面，万向轮选用低阻力滚珠结构，减少行驶过程中的转向阻力。建模过程中先绘制底盘框架的二维草图，拉伸生成主体板材结构，再依次绘制轮组、安装支架的零件，完成虚拟装配后检查各部件的运动干涉情况，确认驱动轮转动、万向轮摆动无卡滞，再对主控板、扩展板等标准件按照实际尺寸建模，匹配安装孔位的同轴度，保证实物装配时各部件可顺利对位。电路安装区域预留了走线槽位，可将电源线、信号线分层布置，避免信号干扰，上层散热片的安装位置正对主控芯片发热区域，可保证长时间运行时的散热需求。循迹功能通过底部的红外传感器阵列采集引导线信号，Arduino负责采集传感器数据并输出电机驱动信号，树莓派Zero可拓展图像识别、无线通讯等进阶功能，双主控的设计既保证了底层运动控制的实时性，又预留了上层功能开发的空间。整机外形尺寸适配常规3D打印机的成型尺寸，框架零件可直接通过FDM工艺打印制作，降低原型制作的成本，各部件之间采用螺丝连接，拆装维护方便，可根据需求更换不同扭矩的驱动电机，调整行驶速度与负载能力。建模时对所有安装配合面预留了合理的公差，保证3D打印后的零件可顺利装配，无需二次打磨修整，轮组与轴的配合处预留了轴承安装位，可加装微型轴承降低转动阻力，提升行驶的平顺性。