八英寸机器人行走轮结构设计

　　这款八英寸行走轮主要面向小型服务机器人、巡检机器人、清洁类移动机器人的行走机构配套设计，在商用清洁机器人、园区巡检机器人、室内配送机器人的底盘行走系统中，这类轮体需要兼顾承载能力、行走平顺性与安装适配性，避免轮体结构冗余带来的底盘重量增加，同时要保证长时间运行下的结构可靠性。从结构设计逻辑来看，轮体采用分体式功能分区设计，外层为接触地面的轮缘部分，采用等宽圆柱面设计，八英寸的外径尺寸适配大多数中小型移动机器人的底盘离地间隙要求，轮缘厚度经过载荷校核，在承受单轮15kg额定载荷的工况下，不会出现轮缘过度形变导致的行走跑偏问题，轮缘内侧设置有环形定位凸台，和中间轮毂部分装配时可以实现径向定位，避免装配后出现轮体偏心转动的问题。

　　中间轮毂部分采用三辐条对称式结构，这种辐条设计并非单纯的造型考量，三辐条在保证轮毂结构强度的前提下，最大程度减少了材料用量，降低轮体自身转动惯量，对于采用轮毂直驱或者减速电机直连的行走轮来说，更低的转动惯量可以减少电机启动和制动时的扭矩损耗，提升行走控制的响应精度，辐条和轮毂中心的安装轴套部分采用圆弧过渡连接，避免应力集中导致的辐条断裂问题，中心轴套的内孔尺寸适配常用的6mm、8mm输出轴的微型减速电机，轴套上预留有紧定螺钉定位平面，安装时可以通过紧定螺钉实现轮体和电机输出轴的周向固定，防止行走过程中轮体和电机轴出现相对转动。轮体的安装边界经过标准化适配，轮体总宽度控制在30mm以内，

　　安装时轮体内侧和底盘安装板的预留间隙不小于3mm即可，不会和底盘上的其他传感器、线路支架产生运动干涉，轮体的转动中心和底盘安装面的垂直距离为101.6mm，也就是八英寸轮的半径尺寸，设计底盘安装位时可以直接以该尺寸作为轮心高度参考，减少重复校核的工作量。在实际应用场景中，这类轮体适配室内平整地面、短绒地毯、普通环氧地坪等常见的商用室内地面环境，轮缘的圆柱面接触设计可以保证轮体和地面的接触压强均匀，不会出现局部压强过大导致的轮面过早磨损，三辐条的对称结构也让轮体的动平衡性能更易保证，在机器人最高1.2m/s的行走速度下，不会出现明显的轮体振动，避免振动传递到车身上影响搭载的传感器检测精度。设计过程中针对轮体的装配公差做了明确约束，

　　轮缘和轮毂的配合采用过渡配合，装配后不需要额外粘接即可保证同轴度要求，中心轴套的内孔公差采用H7级精度，和电机输出轴的配合间隙控制在合理范围内，既不会因为间隙过大导致转动偏心，也不会因为过盈量过大导致装配困难。轮体的各部分壁厚经过拓扑优化，轮缘壁厚4mm，辐条壁厚3mm，中心轴套壁厚5mm，在满足1.5倍额定载荷的静强度要求下，整体重量控制在120g以内，不会给移动机器人的底盘带来过多的重量负担，对于续航敏感的电池供电类移动机器人来说，轻量化的轮体结构也能间接提升设备的续航表现。