基于Arduino Nano的激光逗猫装置结构设计

这款激光逗猫装置的核心结构围绕SG90微型舵机与Arduino Nano控制板的集成安装展开，整体采用分层堆叠的安装逻辑，底部腔体预留了控制板、供电模块的安装空间，侧壁做了2mm厚度的加强筋处理，避免3D打印成型后出现侧壁翘曲变形的问题，同时腔体边角做了R3的圆角过渡，既减少打印过程中的支撑用量，也能避免组装时锐边划伤线材。中层为舵机固定座，采用卡槽式限位结构，SG90舵机直接卡入预设的安装槽内，不需要额外螺丝固定，舵机输出轴连接上层的激光头安装支架，支架做了15度的仰角预设，让激光点投射范围覆盖地面1.2米半径的扇形区域，满足室内逗猫的活动范围需求。

从实际使用场景来看，这类小型互动装置主要放置在家庭室内平整台面，因此底部设计了80mm×80mm的方形接触面，接触面边缘做了1mm高度的防滑胶条安装槽，可粘贴3mm厚的EVA防滑垫，避免舵机转动时装置整体出现位移。装置总高度控制在110mm以内，不会占用过多桌面空间，外壳所有外露接缝处都做了0.2mm的公差预留，适配FDM3D打印的常规精度，组装时不需要额外打磨就能实现上下壳的卡扣配合，上下壳的卡扣采用均匀分布的6组楔形卡扣，拆卸时只需要用平口螺丝刀轻撬侧边缝隙即可打开，方便后续更换电池或者调整舵机参数。

设计过程中优先考虑了线材的走线路径，舵机的三根控制线从舵机安装座侧边的走线槽直接通入底部控制腔，走线槽做了圆角处理，避免线材长期弯折出现铜丝断裂的问题，激光头的供电线则沿着云台支架的内侧线槽布置，预留了10mm的线长余量，满足舵机左右90度转动时的线材拉扯需求，不会出现转动过程中线材被拉扯断裂或者卡滞舵机转动的情况。激光头安装位做了直径6mm的圆孔，适配常规5mW红色激光头的安装尺寸，圆孔侧边预留了M2的顶丝孔，可通过顶丝固定激光头，也能根据实际使用需求微调激光头的俯仰角度，调整完成后锁紧顶丝即可固定角度，不会因为舵机转动出现角度偏移。

供电部分的安装位预留了常规18650锂电池仓的空间，电池仓侧边做了电极接触片的安装卡槽，也可以根据需求直接外接5V USB供电，供电接口预留了Micro USB的开孔位置，开孔边缘做了0.5mm的倒角，避免插拔线材时刮伤USB接口外壳。装置整体的壁厚统一设置为2mm，既保证3D打印时的结构强度，也不会因为壁厚过大增加打印耗时和耗材用量，所有外表面都没有设置多余的装饰结构，全部采用平面和小圆弧过渡，打印时不需要添加额外支撑，除了云台转动部分的配合面需要做0.3mm的间隙预留，其余配合面都采用常规公差适配，普通桌面级FDM打印机使用PLA耗材即可直接打印成型，不需要做后期的退火或者强化处理。

从功能实现逻辑来看，双轴舵机的转动路径通过Arduino Nano内置程序控制，可实现随机路径的激光点移动，结构上的转动限位做了物理挡块设计，避免舵机超程转动导致的结构损坏，挡块位置设置在舵机转动角度的极限位置，当舵机转到最大角度时会被挡块限位，不会出现舵机堵转烧蚀的问题。云台转动部分的配合轴采用8mm直径的短轴设计，轴与轴孔之间预留0.2mm的转动间隙，组装时可以涂抹少量润滑脂降低转动阻力，减少舵机的负载扭矩，延长舵机的使用寿命。整个装置的所有零部件都可以通过3D打印制作，不需要额外定制金属件，硬件部分只需要常规的SG90舵机、Arduino Nano控制板、激光头和供电模块即可完成组装，整体组装难度低，适合电子爱好者和宠物主人自行制作使用。