带多轴机械臂的轮式传感巡检小车

　　这套轮式移动作业平台的设计初衷，是面向狭小空间内的轻量巡检与简易操作场景，替代人工完成管线排布密集区域的表面标记、近距离探测类任务，常见于实验室教学演示、小型仓储环境的点位核查、低压配电柜体周边的异常排查这类不需要大负载作业的工况。底盘采用圆形扁平结构设计，整体外轮廓做了圆角过渡，避免在狭窄通道内剐蹭周边线缆或设备外壳，行走部分采用差速驱动布局，单侧驱动轮搭配随动支撑轮，最小转弯半径可控制在自身半径范围内，能在宽度仅比自身直径宽10cm的通道内完成转向动作，底盘下层预留了传感器安装位，三个红外传感器呈前向扇形排布，分别覆盖正前方、左前45度、右前45度的探测区域，可识别10cm范围内的障碍物或路径边界，

　　正前方居中位置安装的超声波传感器，探测距离覆盖2cm到3m范围，弥补红外传感器对深色、透明物体识别率不足的问题，两类传感器的数据可直接接入底层控制板，实现基础的避障行走、路径循迹功能。搭载在底盘上层平台的多轴机械臂，采用三个伺服电机作为关节驱动，关节连接结构做了轻量化镂空处理，在保证臂体结构刚度的前提下降低整体负重，减少行走过程中上部结构的晃动量，机械臂的底座通过法兰式安装结构固定在底盘上层的圆形安装板上，安装孔位采用通用化排布，可根据实际作业需求更换不同长度的臂段或是不同类型的末端执行器，当前配置的夹取式末端可夹持记号笔、小型探针这类轻量工具，配合底盘的定位能力完成定点标记、表面触碰检测类作业。

　　设计过程中对上下层的安装边界做了明确的限位，底盘上层的安装板直径小于底盘主体直径，机械臂在全行程动作时，末端的运动包络不会超出底盘的外轮廓范围，避免臂体动作时与周边障碍物发生碰撞，底盘内部的走线全部沿侧壁的走线槽排布，电池、控制板等元件全部固定在下层安装板的预留螺柱上，重心控制在底盘中心偏下位置，即使机械臂伸展到最大行程时，整车的重心投影也始终落在车轮与支撑轮构成的支撑面内部，不会发生侧翻。结构件的设计充分考虑了快速加工验证的需求，底盘盖板、臂段连接件、末端夹爪这些非承力结构，都可以通过激光切割亚克力板或是3D打印PLA材料快速制作，不需要开模加工，驱动轮、伺服电机、传感器这类标准件全部采用市面上通用的规格，

　　替换维护时不需要单独定制配件，适合教学场景下的二次改装，使用者可以根据自身需求在预留的安装位上增加视觉传感器、小型抓取夹具等配件，拓展更多作业功能。机械臂的关节转动范围做了机械限位设计，每个关节都预留了限位挡块，避免软件控制失效时臂体过度转动扯断内部线缆，底盘底部预留了电池仓的快拆结构，更换电池时不需要拆开上层的机械臂安装结构，日常维护的操作门槛很低。在实际作业场景中，这类小型移动作业平台不需要复杂的导航系统，仅靠自身搭载的两类传感器就可以完成固定路线的巡检作业，配合机械臂的操作能力，可在巡检到异常点位时完成简单的标记操作，不需要人工进入狭小空间作业，降低狭窄区域作业的安全风险，整体结构的模块化程度较高，不管是底盘部分还是机械臂部分都可以单独拆分使用，机械臂部分可单独固定在工作台面上作为小型教学机械臂使用，底盘部分也可以拆除上层机械臂，搭载其他检测模块作为纯巡检移动平台使用。