FRC竞赛机器人Hermes承载机架结构设计

　　这套结构针对FRC青少年机器人竞赛的赛事场景设计，作为参赛机器人Hermes的核心承载机架，承担整台机器人所有功能部件的安装定位、载荷传递与防护作用，适配赛事中快速搬运、对抗碰撞、精准作业的复杂工况需求。从结构布局来看，整体采用双侧板拼接的框式承载架构，两侧长条形安装板沿机架纵向延伸，板面上预制了密集的等距安装孔位，孔位排布遵循通用竞赛器材的安装孔距标准，可兼容不同规格的气动元件、传动组件、执行机构的快速装调，无需二次打孔即可完成多数外购件的定位固定，大幅缩短赛事备赛阶段的装配调试周期。

　　机架中部预留了大尺寸中空避让区域，该区域主要为末端执行机构、物料输送通道预留运动空间，避免机架本体对机器人作业动作产生干涉，同时中空结构可有效降低机架整体自重，在赛事严格的重量限制范围内，为功能部件的配重调整留出足够余量。双侧板之间通过横向连接筋与安装支座实现刚性连接，连接位置均做了应力分散处理，在对抗类赛事的碰撞场景下，可将局部冲击载荷快速传递到整个机架框架，避免单点受力导致的板件变形或连接失效。从设计思路层面，这套机架优先考虑了赛事场景下的快速维护需求，所有连接位置均采用可拆卸的紧固件连接，无焊接结构，参赛队员在赛事现场可通过常规工具快速完成受损部件的更换，无需复杂的工装辅助。

　　机架上的安装孔位采用模块化分区设计，动力传动区、气动元件区、传感安装区、执行机构连接区各自独立，不同功能的部件安装区域互不干扰，后期调整功能布局时，无需改动机架主体结构即可完成部件移位。针对气动元件的安装特性，机架上预留了气动管路的走线槽位，管路可沿侧板内侧的预留空间排布，避免运动部件剐蹭管路造成气动系统故障，同时电气线路也可沿同侧走线空间布置，实现气电分离布线，降低线路干扰与破损风险。从安装边界来看，机架整体外轮廓尺寸适配FRC赛事的机器人尺寸起始限制要求，初始状态下可完全纳入赛事规定的起始包围尺寸范围内，运动部件伸出后的最大边界也符合赛事规则的尺寸限制，无需额外做折叠伸缩结构即可满足合规要求。机架底部预留了行走机构的安装接口，可适配不同规格的轮组、麦克纳姆轮或者履带行走组件，接口位置的安装孔位兼容多型常用竞赛行走模组的安装尺寸，团队可根据不同赛事任务的场地特性快速更换行走方案。机架上部预留了顶部防护板与外设安装位，可安装主控电池、赛事识别标识、辅助传感组件等部件，安装位的高度设置充分考虑了整台机器人的重心位置，将重型部件尽量布置在机架中下部区域，降低整机重心高度，提升机器人快速移动、转向过程中的稳定性，避免急停或者碰撞时出现倾翻问题。

　　需要说明的是，这套机架模型仅包含主体承载结构部分，齿轮传动副、U型安装夹、电气走线、气动管路、相机传感、尼龙搭扣固定件、轮组圈体这类外购或者后期加装的零件未纳入模型中，模型中已包含的结构均为需要自主加工制作的承载件，多数标准外购件的安装接口已在机架上做了预留，设计时已将常规采购件的安装尺寸纳入适配范围，仅部分特殊定制的气动执行元件需要根据实际选型做局部孔位微调。在结构强度校核层面，侧板采用常用的竞赛级铝合金板材加工，连接筋采用同材质型材拼接，整体结构可承受赛事场景下的常规碰撞载荷，连接位置的紧固件选型均做了防松设计，适配赛事中连续高强度作业的振动工况，不会因为长时间运行出现连接松动的问题。