RoboCup小型组竞技足球机器人结构设计

　　这款竞技类移动机器人主要面向小型组机器人足球赛事场景设计，整体采用分层堆叠的模块化布局，在有限的外形尺寸约束下完成了行走、击球、控球、供电、感知所有功能模块的集成，完全适配赛事对机器人整体尺寸、重量的边界要求，不会出现超规无法参赛的问题。底盘部分采用3D打印一体成型基座，相比传统多层板拼接的结构，一体化基座的装配累计公差可以控制在0.1mm以内，各个安装柱、定位槽的位置精度更高，能有效避免运动过程中因为结构松动产生的共振，提升高速移动时的整体稳定性，底盘的边缘做了圆弧过渡处理，既可以降低对抗过程中的碰撞冲击，也能避免剐蹭赛场地面的拼接缝隙。行走单元采用直驱驱动方案，无刷直流电机直接和全向轮传动连接，省去了中间的齿轮减速环节，

　　一方面减少了传动间隙带来的控制延迟，让机器人的移动响应速度更快，另一方面也降低了传动结构的磨损，长时间高频启停、急转变向的工况下耐用性更强，全向轮的辊子采用耐磨工程塑料材质，安装位置和底盘下边缘预留了2mm的安全间隙，即使场地存在轻微不平整也不会出现卡滞。击球机构采用电磁线圈驱动的踢腿结构，线圈的安装位置经过重心配平，刚好落在底盘的几何中心附近，击球时的反作用力不会让机器人产生明显的后仰偏移，踢腿的行程做了限位设计，既可以保证击球力度足够完成长传、射门动作，也不会因为行程过大超出机器人的外形边界，击球杆的前端做了缓冲处理，和足球接触时不会产生过大的冲击力导致球体弹出失控。控球结构采用阻尼滚轮设计，安装在机器人前端的击球口两侧，

　　滚轮的表面包覆防滑硅胶，转动速度和机器人的移动速度做匹配，可以在高速移动过程中把球稳定控制在击球位，不会因为急停、转向出现丢球的情况。上层结构分为两层，第一层是核心配电与驱动板安装位，电源板和电机驱动板采用分区域布局，中间预留了散热间隙，大电流走线和信号走线分开排布，避免电源干扰影响控制信号的稳定性，电池仓设计在第一层的中心位置，采用快拆卡扣固定，更换电池时不需要拆解上层结构，10秒内即可完成电池更换，适配赛事中场快速调整的需求。第二层是主控与感知模块安装位，预留了标准的传感器安装孔位，可以根据实际需求加装视觉识别模块、通讯模块，顶部的3D打印封盖采用半透明磨砂材质，既可以保护内部的电路板不受碰撞损坏，

　　也不会遮挡顶部全局视觉的识别标记，封盖上的彩色识别区域采用嵌入式设计，和封盖表面齐平，不会因为剐蹭出现标记脱落的问题。整体结构的所有安装孔位都采用统一的规格标准，易损件比如踢腿、滚轮、全向轮都设计成快拆结构，不需要专用工具就可以完成更换，各个模块之间的连接采用接插件对插，维修排查故障时可以快速分离各个模块，不需要逐根拆线。在结构设计阶段就做了整体的动平衡配平，所有重量较大的部件比如电池、电机、击球线圈都尽量布置在靠近底盘中心的位置，降低整体重心，减少高速移动时的侧倾风险，外壳的所有突出部件都做了圆角处理，对抗碰撞时不会勾挂对方机器人的结构，也符合赛事的安全规范要求。