3公斤级相扑竞技格斗机器人结构设计

这款3公斤级相扑竞技机器人的结构设计，完全围绕小型格斗赛事的对抗需求展开，整体采用框架式承载结构，主体支撑件选用轻量化碳纤维板材加工，兼顾结构刚性与整机重量控制，确保在3公斤的重量限制内，最大化分配重量到驱动、执行与配重模块。从应用场景来看，这类小型相扑机器人主要用于青少年工程竞技赛事、高校机器人创新实践对抗场景，核心用途是在指定的圆形竞技台内，通过动力输出与前端执行机构的配合，将对手推出竞技边界获得对抗胜利，整个对抗过程对机器人的瞬间动力输出、结构抗冲击能力、低位贴地行驶稳定性都有极高要求。

从功能特性来看，整机采用双轮独立驱动布局，驱动轮选用大摩擦系数的橡胶材质轮体，配合大减速比的齿轮传动组，能够输出足够的轮上扭矩，保证在对抗过程中不会因为对手的推挤出现打滑失位的情况；前端的楔形铲臂采用多段式阶梯结构设计，铲臂前缘做了极低的贴地处理，能够在对抗启动瞬间快速楔入对手机器人的底部间隙，通过抬升对手轮体减少其抓地力，配合自身动力输出将对手推离竞技区域。传动系统采用直齿轮多级减速布局，齿轮组沿机身纵向平行排布，既能够将电机的高转速转化为轮端的大扭矩输出，也能通过平行轴的布局压缩整机的横向尺寸，让机身结构更加紧凑，减少对抗过程中被对手楔入的侧面间隙。

设计思路上，整机采用模块化的分层布局，上层为电池与控制模块的安装空间，下层为驱动电机、传动齿轮组与轮体的安装区域，前后端预留了铲臂的快装接口，可以根据不同对手的结构特点快速更换不同倾角、不同长度的前端铲臂，不需要拆解主体框架就能完成执行端的调整。机身两侧的框架板做了密集的镂空减重处理，镂空位置经过有限元应力校核，避开了传动安装位、轮轴支撑位的应力集中区域，在不损失结构抗扭强度的前提下尽可能降低框架自重，把省出的重量配额分配到前端配重块上，进一步压低整机重心，提升对抗过程中的姿态稳定性。

从安装边界与尺寸控制来看，整机严格遵循3公斤级相扑赛事的尺寸限制，长宽尺寸控制在赛事规则允许的起始框范围内，机身高度做了压低处理，整体重心落在轮轴中心靠前的位置，保证前端铲臂能够始终保持贴地状态，不会因为行驶过程中的颠簸出现铲臂抬升、无法楔入对手底部的问题。轮轴的安装位采用双轴承支撑结构，轴承嵌入两侧碳纤维框架板的定位槽内，能够承受对抗过程中产生的径向冲击载荷，避免轮轴在大推力对抗下出现弯曲变形。电气线路全部沿框架内侧的走线槽排布，避免传动齿轮运转过程中剐蹭线路，也能防止对抗冲击过程中出现线路脱落的问题。电池安装位设置了可调节的固定结构，可以根据实际配平需求前后调整电池位置，微调整机的重心分布，适配不同场地摩擦系数下的行驶抓地需求。前端铲臂与主体框架的连接采用快拆销结构，销孔位置做了耐磨衬套强化，多次拆装也不会出现连接间隙过大的问题，保证铲臂在推挤对手时不会出现晃动卸力的情况。整机的底部做了平滑处理，没有突出的螺丝头或者结构凸起，避免在竞技台表面行驶时出现勾挂台边、增大行驶阻力的问题。