树莓派视觉巡检移动小车结构设计

　　这款轮式移动载具的结构设计，核心围绕嵌入式视觉巡检场景的落地需求展开，整体采用差速驱动布局，在狭小空间内完成了动力、感知、控制核心模块的集成排布，适配室内巡检、教学实验、小型物料转运等多种轻量化作业场景。从实际使用的边界条件出发，底盘采用开放式框架结构，主体承载板选用平整的板式结构，既可以为上层所有元器件提供统一的安装基准面，也能预留足够的布线空间，避免线束与运动部件产生干涉。驱动部分采用两个同轴布置的主动轮搭配前部万向从动轮的三轮结构，主动轮直接与减速动力单元输出端连接，省去了额外的传动链路，既降低了结构复杂度，也减少了传动间隙带来的运动控制误差，两个主动轮独立调速即可实现前进、后退、原地转向等全向移动动作，能够在狭窄的通道、

　　货架间隙内灵活穿行，适配机房巡检、实验室环境监测等对转弯半径要求较高的使用场景。感知模块的安装位置经过了针对性考量，视觉采集单元布置在载具前端的立板上，镜头朝向正前方，安装高度刚好避开底盘结构的遮挡，视野范围可以覆盖载具行进方向前方0.3米到5米的区域，能够满足循迹、障碍物识别、二维码读取等常规视觉任务的需求，立板上预留的安装孔位可以兼容不同尺寸的视觉模组，后期更换不同焦距的镜头或者其他类型的传感器时，不需要重新加工主体结构。控制核心选用树莓派作为主控制器，安装位置靠近底盘中部，一方面可以让整体重心落在三个轮子的支撑三角形中心区域，避免爬坡或者急停时出现倾翻，另一方面中部的位置距离各个动力模块、感知模块的布线长度最短，

　　可以减少线束长度带来的信号干扰，同时主控制器上方预留了足够的散热空间，不会因为周边元器件的遮挡导致运行时积热。动力供电模块布置在底盘的后侧位置，与主控制器之间通过结构立板做物理分隔，避免供电线路的大电流信号对主控单元的弱电信号产生电磁干扰，供电模块的安装位预留了不同尺寸电池的固定孔，可以根据续航需求更换不同容量的电池组，不需要调整其他部件的安装位置。从安装边界来看，整体结构的宽度控制在两个主动轮轮距的基础上仅预留了少量的侧边余量，长度方向从后端的电池安装位到前端的视觉模组安装位做了紧凑排布，高度方向最高处不超过电池模块的顶面，整体外轮廓没有突出的尖锐结构，在穿行狭窄空间时不会出现勾挂线缆、磕碰周边设备的问题。

　　所有元器件的安装都采用沉头螺钉固定，螺钉头不突出安装面表面，既保证了外观的平整，也避免了突出的螺钉头对线束或者其他部件造成磨损。结构设计过程中充分考虑了装配的便利性，所有部件的安装顺序都遵循从下到上、从内到外的逻辑，后期维护时不需要完全拆解整个底盘，就可以单独更换动力单元、传感器或者主控板，比如更换主动轮的时候，只需要拆下轮体的固定螺钉就可以完成操作，不需要拆卸底盘上的其他元器件。针对实际使用中可能出现的震动问题，主动轮的轮毂采用硬质耐磨材质，轮面包覆弹性材质，既可以在平整的室内地面上提供足够的摩擦力，也能过滤地面微小不平整带来的震动，避免震动传递到主控板和视觉传感器上，影响视觉采集的清晰度和主控单元的运行稳定性。前部的万向从动轮采用小尺寸转向轮结构，转向阻力小，在载具变换行进方向时不会出现卡滞，万向轮的安装高度可以通过垫片微调，能够补偿不同加工精度下的底盘高度差，保证三个轮子同时着地，避免出现某个轮子悬空导致的驱动力不足或者行进跑偏问题。整个结构的所有安装孔位都做了统一的基准对齐，各个模块之间的定位精度可以控制在毫米级，能够保证视觉传感器的光轴与载具行进方向保持平行，减少后期视觉校准的工作量，动力单元的安装孔位做了长圆孔设计，可以小范围调整动力单元的安装位置，张紧轮体与输出轴的配合间隙，避免长期使用后出现轮体松动的问题。