该三脚支撑结构是面向ROBOCON赛事场地需求设计的定位承载装置,主要用于赛事对抗环节中对手半场R2点位的功能承载与位置标识,是赛事场地布置中核心的点位功能载体。从实际赛场应用来看,这类支撑件需要同时满足快速部署、位置辨识度高、抗碰撞形变能力强的要求,毕竟赛事过程中参赛机器人的移动速度快,难免会出现剐蹭、轻微碰撞的情况,要是支撑件刚度不足出现倾倒或者位移,就会直接影响赛事进程,甚至造成机器人路径判断失误。
设计阶段首先考虑的是支撑稳定性,采用三等分角度布置的支腿结构,单根支腿采用矩形截面的长条型材形态,从顶部法兰盘位置向外倾斜延伸,三个支腿的落地点形成一个等边三角形的支撑边界,相比四腿支撑结构,三等分支腿不存在对地面平整度的过高要求,哪怕赛场地面存在轻微的高度差,三个支腿都能稳定接触地面,不会出现晃动的问题。支腿的倾斜角度经过反复校核,既要保证支撑重心落在落地点围成的三角形形心位置,避免受侧向力时翻倒,也要控制整体的占地边界,不能占用过多的赛场通行空间,影响机器人的正常移动路径。
顶部的承载部分采用圆形法兰盘结构,法兰盘中心设置凸起的圆柱对接段,圆柱段内部为中空通孔结构,既可以作为赛事道具的对接定位接口,也能穿过杆件类的功能组件,法兰盘上均匀分布的安装孔位,可以根据不同的赛事规则需求,加装不同的功能附件,比如标识牌、触发机构、承载托盘等,不需要对主体支撑结构做改动就能适配不同的赛事环节要求。法兰盘和支腿的连接位置做了局部加强处理,因为这个位置是应力集中的核心区域,机器人剐蹭支腿的时候,冲击力会沿着支腿传递到连接位置,如果连接强度不足,很容易出现支腿脱落或者法兰盘变形的问题。
从安装边界来看,整体结构的高度适配赛事机器人的常规作业高度,中心圆柱对接段的内径尺寸匹配赛事通用的杆件直径,不需要额外加工转接件就能直接对接标准赛事道具。三个支腿的外伸长度经过优化,在保证支撑稳定的前提下,尽可能缩小支腿末端的外伸距离,避免机器人移动时被支腿绊倒,同时支腿的截面尺寸做了控制,既保证足够的抗弯强度,也不会因为截面过大遮挡机器人的传感器识别路径。
材质选择上,支腿部分采用仿木纹的硬质复合结构,重量轻且抗弯性能好,搬运部署的时候单人就能完成摆放调整,顶部法兰和中心圆柱段采用硬质工程塑料或者轻质金属材质,保证对接位置的耐磨性能,毕竟赛事过程中道具反复拆装对接,要是接口位置磨损过快,会导致定位精度下降,影响赛事公平性。整个结构没有多余的突出零件,所有连接位置都做了倒角处理,没有尖锐的边角,就算机器人碰撞上去,也不会对机器人的外壳或者运动部件造成额外损伤。
实际赛场布置的时候,这类支撑件只需要按照场地标识的点位放置即可,不需要额外的地脚固定,依靠自身的结构稳定性就能满足使用要求,赛事结束后可以直接收纳,支腿和顶部法兰如果采用可拆卸连接结构的话,收纳时能进一步缩小占用空间,方便运输和存储。在结构设计的细节上,支腿的着地端可以加装防滑垫,进一步提升在光滑赛场地面上的防滑性能,避免机器人轻微剐蹭就出现位置偏移,中心圆柱段的上端可以做导向倒角,方便道具安装时快速对准插入,不需要反复调整位置就能完成装配,能大幅提升赛事场地布置的效率。
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