带机械夹爪的Arduino轮式移动机器人结构

　　这款轮式移动作业平台的设计，核心面向教学实训、小型物料转运、轻量抓取作业场景，在高校创客实验室、小型自动化分拣工位、青少年机器人竞赛备赛场景中都有很高的适配性。整体采用四轮差速驱动布局，底盘选用平板式安装基板，所有功能部件均采用沉头螺钉固定在基板上下表面，最大化压缩整机竖向安装空间，基板边缘预留了多组M3规格的通用安装孔位，可根据实际需求拓展红外避障模块、视觉传感器、超声测距组件等外设，不需要额外打孔改造基板结构。行走轮选用橡胶胎面轮毂电机一体式轮组，轮芯为蓝色硬质塑料支撑结构，胎面做了防滑纹理处理，四个轮组分别布置在底盘四角位置，轮组安装座与底盘基板之间预留了2mm的调整间隙，可根据地面平整度微调轮组高度，保证四个轮子同时接地，避免出现悬空打滑的问题，轮组的供电线与信号线沿底盘下表面的走线槽布置，通过基板上的穿线孔接入上层控制区域，走线全程避开运动部件，不会出现线缆被轮组卷入的风险。

　　底盘上层的布局按照功能分区做了明确划分，靠近车尾的位置布置14V锂聚合物电池组，电池组通过尼龙扎带与魔术贴双重固定在基板上，电池仓位置做了下沉式处理，降低整机重心，提升移动过程中的稳定性，避免急停、转向时出现侧翻。电池组前方是主控驱动一体化区域，arduino主控板、电机驱动板、舵机驱动板均通过铜柱支撑固定在基板上，板与板之间预留10mm以上的散热间隙，大电流走线与信号走线分开布置，减少电磁干扰对控制信号的影响。

　　底盘前部伸出的三自由度伺服臂是核心作业执行端，三个关节分别采用标准舵机驱动，臂段采用硬质铝合金板材切割成型，在保证结构强度的前提下尽可能降低臂段自重，减少舵机负载。臂端安装的平行夹爪采用齿轮联动结构，两个夹指同步开合，开合行程最大可达60mm，可夹持重量不超过500g的规则或异形小型工件，夹指内侧贴有防滑橡胶垫，提升夹持摩擦力，避免工件在移动过程中脱落。伺服臂的安装座与底盘前端采用螺栓刚性连接，安装座位置做了加强筋结构，避免臂部伸展作业时出现安装座形变的问题，臂部的运动范围覆盖底盘前方0-300mm的扇形区域，最低可拾取放置在地面的工件，最高可抬升150mm高度，满足常规桌面级作业的高度需求。

　　整机的外形尺寸控制在长280mm、宽200mm、高110mm的范围内，不含电池的整体重量约1.2kg，最小转弯半径为0，可实现原地转向，能够在宽度不小于300mm的狭窄通道内通行，适合在桌面、小型流水线旁的有限空间内作业。设计过程中充分考虑了零部件的通用性，所有标准件均选用公制规格，舵机、轮组、主控板都是市面通用的量产配件，后期维护更换成本极低，底盘基板的加工可采用亚克力激光切割或者铝合金CNC加工两种方案，不同预算的使用者都可以根据自身条件选择加工方式。在结构校核阶段，针对底盘的承重能力做了受力仿真，基板中部最大可承载2kg的附加载荷，不会出现明显形变；伺服臂在最大伸展长度下，末端的静态形变控制在1mm以内，保证抓取定位的精度。电路部分的接线全部采用插拔式端子连接，不需要焊接即可完成组装，方便使用者快速拆装调试，也便于根据不同的作业需求更换功能模块，比如将夹爪更换为吸盘、画笔、传感器支架等部件，拓展平台的使用场景。