robomaster机器人轮胎如何选？

RoboMaster机器人的轮胎选择是一个典型的工程权衡问题，需要在抓地力、重量、耐用性、成本等多个因素之间找到最佳平衡点。

轮胎的主要类型及特点

在RoboMaster竞赛中,最主流的轮胎类型有以下几种：

轮胎（Rubber Tires）

这是最常见、最传统的选择,也是官方推荐和标配的轮胎。

• 材质：通常是高摩擦力的橡胶，表面有各种纹路（如波浪纹、方向性花纹）。
• 优点：
  • 抓地力最强：与场地（如亚克力板、喷漆木板）的摩擦系数最高，能提供最强大的加速、制动和转向能力，尤其是在需要频繁启动、急停和激烈对抗的步兵机器人上至关重要。
  • 缓冲性好：橡胶的弹性可以吸收一部分冲击,保护电机和车体结构。
  • 成本适中：官方套件和第三方厂商都有大量供应,价格相对合理。
• 缺点：
  • 重量较大：相比于聚氨酯轮，橡胶轮更重,会增加电机的负载和整车的惯性。
  • 磨损较快：在高强度的对抗和频繁的转向中，橡胶会磨损,需要定期检查和更换。
  • 可能“打滑”：虽然抓地力强，但在瞬间施加巨大扭矩或地面有特殊涂层时,也可能发生瞬间打滑。

适用场景：

• 步兵机器人：对灵活性、机动性要求最高,抓地力是第一要素。
• 英雄机器人：需要稳定地移动和瞄准,强大的抓地力有助于保持姿态稳定。
• 哨兵机器人：通常需要原地旋转或小范围移动,高抓地力可以提供稳定的旋转中心。

聚氨酯轮（PU Wheels）

也常被称为“牛筋轮”或“PU轮”,是一种高性能的替代选择。

• 材质：聚氨酯,一种介于橡胶和塑料之间的材料。
• 优点：
  • 重量轻：比同等尺寸的橡胶轮轻得多，可以有效降低整车惯性和电机负载,提高加减速性能。
  • 耐磨性极佳：聚氨酯的耐磨性是橡胶的数倍，非常耐用,适合长期高强度使用。
  • 滚动阻力小：在直线巡航时，效率更高,更省电。
• 缺点：
  • 抓地力相对较低：这是它最大的短板，虽然表面也有纹路，但其与地面的摩擦系数通常不如优质橡胶轮，尤其是在需要急转弯或急停时，可能会感觉“漂”。
  • 硬度高：缓冲性差，来自地面的冲击会更多地传递到底盘和电机上,对结构强度要求更高。
  • 成本较高：高质量的PU轮价格通常比橡胶轮贵。

适用场景：

• 高速机器人：如需要长距离奔袭的机器人,轻量化带来的高速和低惯性优势远大于抓地力的损失。
• 特定功能机器人：如工程机器人，其任务可能更侧重于移动而非激烈对抗,轻量化和耐用性是关键。

自制/3D打印轮胎

一些追求极致性能或特殊功能的队伍会自己设计轮胎。

• 材质：通常使用TPU（热塑性聚氨酯）等柔性材料进行3D打印。
• 优点：
  • 高度定制化：可以设计出任何形状、花纹和硬度的轮胎,以适应特定的场地和战术需求。
  • 轻量化：可以优化结构，去除不必要的材料,做到极致轻。
• 缺点：
  • 成本高（时间成本）：设计、测试、迭代的过程非常耗时,且3D打印本身也不便宜。
  • 性能不确定性：打印参数、材料批次都会影响最终性能,稳定性不如工业化生产的轮胎。
  • 强度和耐用性：在剧烈对抗下，3D打印的轮胎容易出现分层、撕裂等问题。

适用场景：

• 顶尖强队的创新尝试：用于解决特定赛题下的独特问题,例如需要特殊抓地力的攀爬机器人等。

轮胎的核心性能参数

选择轮胎时,需要关注以下几个关键参数：

1. 直径：直接影响机器人的最高速度，直径越大，相同电机转速下，机器人移动越快，但直径过大会降低扭矩,影响加速能力和转向灵活性。
2. 宽度：影响抓地力面积和稳定性，更宽的轮胎通常能提供更好的横向抓地力，转弯更稳定,但重量和阻力也会增加。
3. 轮毂孔距：必须与你的机器人底盘电机轴或轮端的安装孔位完全匹配，否则无法安装，常见的有M4、M6螺丝孔,以及特定直径的圆形法兰盘。
4. 花纹：
   • 横向花纹：提供强大的驱动力和制动力,适合需要急停急起的机器人。
   • 纵向花纹：滚动阻力小,适合高速直线行驶。
   • 混合/无方向花纹：综合性能较好,适应多种路况。

如何为你的机器人选择合适的轮胎？

选择轮胎没有绝对的标准,需要根据你的机器人定位来决定：

步兵机器人

• 首选：官方标配的橡胶轮胎。
• 理由：步兵需要在复杂的战场环境中穿梭、瞄准、躲避，对瞬时加速能力和转向灵活性要求极高，橡胶轮最强的抓地力能完美满足这些需求，这是最稳妥、最不会出错的选择。

英雄机器人

• 首选：橡胶轮胎。
• 理由：英雄机器人不仅需要快速移动，更重要的是在移动中保持云台和机器人的稳定，强大的抓地力可以有效防止因地面不平或自身动作导致的抖动,保证射击精度。

工程机器人

• 选择：聚氨酯轮 或 橡胶轮胎。
• 理由：工程机器人更侧重于稳定地到达指定地点和进行工程操作，它不需要像步兵那样激烈对抗，PU轮的轻量化和高耐磨性可以延长电池续航和机器人寿命，同时减少对电机的要求，但如果路径中有需要急转弯的障碍,橡胶轮依然是更安全的选择。

哨兵机器人

• 首选：抓地力强的橡胶轮胎。
• 理由：哨兵通常需要原地旋转或进行小范围的精确移动，以锁定目标，高抓地力可以确保它在旋转时不会“打滑”,实现稳定的底盘控制。

轮胎的维护与升级建议

1. 定期检查磨损：轮胎花纹磨损过度会严重影响抓地力，尤其在关键比赛前,务必检查并更换磨损严重的轮胎。
2. 保持清洁：场地上的灰尘和碎屑会影响轮胎与地面的接触，定期用湿布擦拭轮胎表面,保持其最佳性能。
3. 尝试不同组合：如果你的机器人有前后轮驱动，可以尝试前后使用不同类型的轮胎（如前轮用PU轮，后轮用橡胶轮）,以获得独特的操控特性。
4. 关注第三方厂商：除了官方轮胎，像VEXpro、Andymark（虽然主要在FTC/FRC领域，但理念相通）以及国内一些优秀的机器人零部件厂商，也会提供高质量的替代轮胎,可以作为升级选项。

对于绝大多数RoboMaster参赛者，特别是新手队伍，官方的橡胶轮胎是最佳选择。 它在抓地力、重量和成本之间取得了最平衡的体现，足以应对赛场上的大部分挑战，随着经验的积累，再根据自己机器人的具体定位和战术需求，去尝试和升级其他类型的轮胎,这本身就是机器人设计中一个非常有趣和重要的环节。

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