佛山大学 · 醒狮战队
机械组新人学习指南
面向 2026 级新生 · 从零开始，打造你的第一台战斗机器人
这是一份给机械组新同学的本地阅读版学习资料，保留了原文的章节结构、训练路线和资源建议，适合手机直接打开阅读。
外部学习资源
一、欢迎加入——你将要成为「造车人」
RoboMaster 机甲大师赛（以下简称 RM）是由大疆创新（DJI）主办的高校机器人竞赛，融合机器视觉、嵌入式系统、机械工程、自主导航等前沿技术，是国内影响力最大、参与度最高的机甲对抗类机器人赛事。每年吸引全球400 余所高校、近万名学子参赛。
1.1 机械组在战队中的角色
如果把机器人比作一个战士，机械组就是打造这副「钢铁之躯」的人。我们负责从零开始设计、加工、装配、调试和维护所有机器人的机械结构，是整支战队最基础、最核心的组别之一。
| 组别 | 核心职责 |
| 机械组 | 机器人的「骨骼与肌肉」——结构设计、加工制造、装配调试、赛场维修 |
| 电控组 | 机器人的「神经与大脑」——嵌入式开发、电机驱动、PID 控制、电路设计 |
| 算法组 | 机器人的「眼睛与决策」——视觉识别、目标追踪、弹道解算、自主导航 |
| 硬件组 | 机器人的「血脉」——电路板设计、电源管理、信号隔离 |
| 宣传组 | 战队的「喉舌」——视频制作、公众号运营、招商赞助、品牌宣传 |
1.2 机械组日常工作
- 阅读并分析当年赛事规则，明确各兵种机器人的功能需求与限制条件
- 使用 SolidWorks 进行三维建模、装配、运动仿真
- 材料选型与强度校核（铝合金、碳纤维、工程塑料等）
- 出加工图、联系外协 CNC / 激光切割，同时自己动手 3D 打印、钻孔、切割
- 整机装配、调试、迭代优化
- 比赛期间负责现场维修保障与应急换件
💡 机械组不要求你有任何基础！每年都有大量零基础的同学通过自学成长为骨干。关键是热情、动手意愿和持续学习的毅力。
二、赛事认知——搞清楚我们在打什么
2.1 赛事体系
RM 赛事分为三个层级，构成完整的竞赛生态：
| 赛事层级 | 说明 |
| 高校联盟赛（RMUL） | 区域选拔赛，设有 3V3 对抗赛、步兵对抗赛、工程挑战赛三个项目。通常在每年 3-4 月举行，是新人接触比赛的最佳入口。 |
| 超级对抗赛（RMUC） | 最高级别赛事，包含英雄、步兵、工程、哨兵、空中机器人、飞镖、雷达等完整兵种。区域赛 5-6 月，全国赛 7-8 月。 |
| 高校人工智能挑战赛 | 聚焦自主机器人技术，要求机器人在无人工干预下完成复杂任务。 |
2.2 机器人兵种一览
以 RMUC 超级对抗赛为例，一支完整战队需要自主研发以下机器人：
| 兵种 | 核心功能 | 机械设计要点 |
| 步兵机器人 | 战场主力，发射 17mm 弹丸攻击敌方 | 麦轮底盘全向移动、云台双轴、摩擦轮发射、拨弹供弹 |
| 英雄机器人 | 唯一可发射 42mm 大弹丸的重火力单位 | 大口径发射机构、重载底盘、登岛爬台阶机构 |
| 工程机器人 | 资源采集、搬运、装配能量单元 | 抓取/夹爪机构、升降机构、高通过性底盘 |
| 哨兵机器人 | 固定轨道自动防御单位 | 导轨/悬挂系统、自动瞄准云台、全向轮 |
| 空中机器人 | 空中侦察与打击 | 多旋翼结构、轻量化设计、抗风扰 |
| 飞镖系统 | 远程精确打击装置 | 弹道设计、发射蓄能机构、快速装填 |
2.3 2026 赛季新变化
- RMUC 2026 赛场新增起伏地形与 250mm 低矮通道，对底盘越野能力提出更高要求
- RMUL 2026 设 8 个内地站点（安徽、华南、山东、重庆、东北、江苏、华北、上海等）
- 3V3 对抗赛采用「胜利点」机制，通过战场控制使对方胜利点归零即获胜
- 英雄机器人发射初速度上限 16 m/s，需注意热量与功率管理
三、软件工具——你的数字工作台
3.1 SolidWorks（核心必备）
SolidWorks 是机械组最基础、使用频率最高的三维 CAD 软件。从零件建模、装配体设计到工程图出图，全部依赖它完成。战队通常统一使用 2020-2024 某个固定版本，确保图纸兼容性。
学习路径
- 第一阶段·基础操作（1-2 周）：界面认识、草图绘制（直线/圆/矩形/约束/标注）、简单拉伸/旋转特征
- 第二阶段·零件建模（2-3 周）：扫描/放样、阵列/镜像、倒角/圆角/抽壳/筋，练习复杂零件
- 第三阶段·装配体（1-2 周）：零件配合（重合/同轴心/高级配合）、子装配体、干涉检查、质量属性
- 第四阶段·工程图出图（1 周）：三视图、剖视图、尺寸标注、BOM 表、技术说明
推荐学习资源
- B站教程：@阿奇设计分享
- 练习素材：机械学霸讲 SolidWorks 每日一练 100 题合集
- 钣金设计：学习焊件/结构件命令，用于机器人框架和外壳设计
- 装配练习：尝试装配往届开源机器人，理解整机结构逻辑
💡 学习 SW 最大的秘诀：少草图、多特征。画零件时尽量用最少的草图 + 最多的特征操作，模型树干净，后期修改才方便。
3.2 辅助软件
| 软件 | 用途 | 说明 |
| AutoCAD | 二维工程图、加工图纸 | 部分外协加工需要 CAD 格式图纸 |
| Bambu Studio / Cura | 3D 打印切片软件 | 把 STL 模型转成打印机可识别的 G-code |
| ArtCAM / VCarve | 板材雕刻/CNC 加工出图 | 将板材零件导出为雕刻机识别的路径文件 |
| GearTrax | 齿轮/齿条参数化设计 | 快速生成标准齿轮三维模型 |
| ANSYS / Workbench | 有限元分析（FEA） | 静力学/模态分析，验证结构强度与振动特性 |
| ADAMS | 多体动力学仿真 | 运动学/动力学分析，验证机构运动可行性 |
| KeyShot | 渲染与效果图 | 给机器人出漂亮的宣传图/汇报展示用 |
3.3 电脑配置建议
机械组对电脑性能有一定要求，特别是装配体较大时。以下为推荐配置：
- 操作系统：Windows 10/11 64 位（SolidWorks 不支持 macOS）
- CPU：Intel i7 / AMD R7 及以上
- 内存：16GB 起步，复杂装配建议 32GB
- 显卡：NVIDIA RTX 3060 / 4060 级别及以上
- 硬盘：512GB SSD 以上（SW 安装包+工程文件很占空间）
四、理论知识——让设计有理有据
机械组不是只会画图的「绘图员」，而是要用力学原理指导设计的工程师。以下是需要逐步掌握的学科知识：
4.1 核心课程地图
| 课程 | 与机械组的关系 | 重点掌握内容 |
| 理论力学 | 机器人运动分析的基础 | 静力学平衡、质点/刚体运动学、牛顿定律、动量守恒 |
| 材料力学 | 判断零件会不会断、会不会变形过大 | 应力/应变、强度理论、梁的弯曲、轴的扭转、疲劳分析 |
| 机械原理 | 设计各种运动机构的理论依据 | 连杆机构、凸轮、齿轮/齿条、带传动、链传动、自由度计算 |
| 机械设计 | 把原理变成可制造的零件 | 螺栓连接、轴承选型、轴的设计、键/销、润滑、公差配合 |
| 工程材料 | 知道什么零件该用什么材料 | 铝合金/钢/铜/工程塑料的性能对比、热处理、表面处理 |
| 互换性与测量 | 保证零件能装得上、动得顺 | 尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合制度 |
| 机械制造工艺 | 了解零件怎么被加工出来 | 车/铣/钻/磨、CNC、3D 打印、激光切割的工艺限制 |
4.2 推荐书籍
- 《机械设计基础》（杨可桢）——机械原理+机械设计合一的经典教材，B站有配套视频课
- 《材料力学》——刘鸿文版或孙训方版均可，重点看应力分析和强度校核
- 《机械制图》——画图和读图的基本功，工程图标准必须掌握
- 《SolidWorks 快速入门教程》——机械工业出版社，配合软件学习最佳
💡 学校课程不要荒废！很多同学觉得上课没用，但到了备赛期会发现：比赛用的知识就是课本上的知识，只是需要你真正理解并灵活运用。
五、核心设计模块——机器人是怎么造出来的
5.1 底盘系统
底盘是机器人的移动平台，相当于人的腿脚。RM 赛场上最常见的底盘类型是麦轮底盘，此外还有舵轮底盘、四足底盘等。
麦克纳姆轮（Mecanum Wheel）底盘
- 由 4 个或 8 个麦克纳姆轮组成，每个轮子表面有倾斜的小辊子
- 可以实现全向移动：前进、横移、斜移、原地旋转，灵活度极高
- RM机器人常用四轮布局
- 2026 赛季新增起伏地形，需要额外设计减震/悬挂结构
舵轮底盘
- 每个轮子自带转向和驱动两个自由度，机动性更强
- 结构复杂、成本高，通常用于高性能英雄或工程机器人
- 需要设计转向机构和舵轮组整体布局
轮腿式底盘
- 结合轮式移动和腿式越障，地形适应力最强
- 控制复杂度高，适合有充足研发时间的队伍
5.2 云台与发射机构
云台相当于机器人的「枪架+瞄准镜」，负责让发射机构稳定、精准地指向目标。
云台结构
- 双轴结构：Yaw 轴（左右转）+ Pitch 轴（上下俯仰）
- 关键零件：云台侧板、电机座、编码器安装座、电滑环
- 设计要点：刚度优先（射击反作用力大）、重心尽量低、走线要整齐
发射机构
- 摩擦轮发射：两个高速旋转的摩擦轮夹住弹丸射出，稳定可靠，是当前主流方案
- 气动发射：利用气泵+气缸弹射，初速高但稳定性差，维护复杂
- 弹弓发射：利用弹性材料蓄能发射，2025 赛季上海交大「弹弓」方案惊艳全场
供弹方式
- 上供弹：拨弹盘与发射机构同轴，结构简单，装弹方便，步兵常用
- 下供弹：拨弹盘下置到底盘/Yaw 轴，通过供弹管路连接发射机构，可降低重心
⚠️ 下供弹方案需注意供弹管路弯曲角度设计，避免因云台俯仰过大导致管路卡弹。
5.3 传动系统
| 传动方式 | 特点 | 适用场景 |
| 同步带传动 | 传动平稳、噪音小、无需润滑 | 云台传动、轻载传动首选 |
| 齿轮传动 | 传动比精确、效率高、承载大 | 减速箱、重载传动 |
| 链传动 | 承载大但易跳齿、需张紧 | 少用！RM 比赛中链条断裂是常见故障 |
| 直接驱动 | 无中间传动、响应快、精度高 | 云台电机直驱 Pitch/Yaw 轴 |
💡 经验法则：能用同步带就别用链条；能直驱就别加减速箱——少一个零件就少一个故障点。
5.4 工程机器人特殊机构
- 抓取机构：气缸/舵机驱动夹爪，用于抓取能量单元。常见四连杆夹持、自适应夹爪
- 升降机构：剪刀叉升降、丝杠升降、同步带升降，用于调整工作高度
- 登岛机构：斜体爬梯/履带爬梯，帮助英雄机器人登上赛场中央高地
- 旋转供弹：工程挑战赛中快速装配能量单元的核心机构
六、材料与加工——从数字模型到真实零件
6.1 常用材料选型
| 材料 | 特性 | 适用场景 | 加工方式 | 注意事项 |
| 玻纤板（FR4） | 绝缘、便宜、易切 | 非承力板件、安装板、线路板基材 | CNC切割、台钻钻孔 | 粉尘有害！必须戴口罩和护目镜 |
| 碳纤维板 | 超高强度/重量比 | 云台板、轻量化结构板、弹仓 | CNC精切（干切）、专用刀具 | 刀具磨损快、粉尘致癌风险 |
| 碳纤维管 | 极高轴向刚度、轻 | 机械臂连杆、悬挂摆臂、支撑臂 | 切割机裁切、CNC端面加工 | 切口需打磨防分层 |
| 铝方管 | 强度好、易连接 | 底盘骨架、护甲框架、支撑结构 | 切割机裁切、台钻、CNC铣削 | 首选 6061-T6 或 5052 合金 |
| 铝型材（2020/2040） | 模块化、组装快 | 临时框架、测试平台、护甲支架 | 切割机裁切、角码连接 | 正式比赛少用，适合原型验证 |
| 铝合金加工件 | 精度高、强度好 | 电机座、同步轮、拨盘、关键连接件 | CNC精加工 / 外包精密加工 | 关键件建议外包保证精度 |
| 3D打印件（PLA） | 快速成型、复杂形状 | 外壳、线槽、非承力支架、原型验证 | FDM 3D打印 | 强度低、不耐高温，仅限非受力件 |
| 3D打印件（PETG/TPU） | 韧性好、耐冲击 | 缓冲件、柔性夹爪、受冲击外壳 | FDM 3D打印 | TPU适合做缓冲垫/履带 |
6.2 材料选择决策树
拿到一个零件设计任务时，按以下逻辑快速选材：
- 是否承受大载荷？（是 → 铝合金/碳纤 → 步骤2；否 → 玻纤板/3D打印）
- 是否需要极高刚度/重量比？（是 → 碳纤维板/管；否 → 铝方管/铝加工件）
- 精度要求是否高于 ±0.1mm？（是 → 外包 CNC 精加工；否 → 实验室自加工）
- 是否需要复杂异形结构？（是 → 3D 打印；否 → 常规加工）
- 是否需绝缘/隔离？（是 → 玻纤板/尼龙；否 → 金属材料）
6.3 外包加工 vs 实验室自加工
| 对比项 | 实验室自加工 | 外包加工 |
| 适用零件 | 精度要求不高的板件、粗加工件、原型件 | 关键传动件、高精度配合件、复杂曲面 |
| 典型例子 | 碳板切割、铝管裁切、安装板钻孔 | 电机座、同步轮、拨盘、铰制孔螺栓配合件 |
| 精度范围 | ±0.2 ~ ±0.5mm | ±0.02 ~ ±0.05mm |
| 周期 | 当天可取 | 3-7 天（含物流） |
| 成本 | 仅材料费 | 材料+加工费（按工时计价） |
| 表面处理 | 电磨手工打磨 | 阳极氧化/喷砂/电镀可选 |
💡 黄金法则：受力件、定位件、传动件 → 优先外包；外壳、护板、非关键支架 → 实验室自加工。既保证精度，又控制成本。
6.4 加工工艺
实验室自加工
- 3D 打印：最常用！适合复杂形状、小批量、快速迭代。PLA 打原型 → PETG/PA-CF 打功能件
- 板材雕刻/激光切割：适合玻纤板、亚克力板、碳板的平面零件
- 铝管切割/折弯：用锯铝机切割、折弯机成型，做框架结构
- 手电钻/台钻打孔：精度要求不高的孔位自己打，高精度的送外协
外协加工
- CNC 数控铣削：精度最高的加工方式，用于关键承力件
- 数控车削：用于轴类、套筒类零件
- 钣金折弯：用于弹仓、外壳等薄壁件
- 碳纤维铺层/热压：用于高端轻量化零件
手工工具
- 角磨机（切割/打磨金属）
- 手电钻 / 冲击钻
- 丝锥/板牙（攻螺纹）
- 卡尺 / 百分表 / 千分尺（测量）
- 内六角扳手套装（装配必备）
6.5 3D 打印件设计指南
实验室 3D 打印机是快速验证想法的利器，但打印件不是随便画个形状就能用的。
材料选择
- PLA：入门首选，打印简单不变形，适合外壳、线槽、非受力件
- PETG：韧性好、耐冲击，适合受冲击的外壳、弹仓部件
- TPU（柔性）：适合做缓冲垫、防滑套、柔性夹爪
- 碳纤维增强 PLA/PETG：高强度，适合受力支架（需硬化钢喷嘴）
设计要点
- 层线方向 = 薄弱方向：零件受力方向尽量垂直于层线（即让层线平行于受力方向）
- 壁厚 > 壳厚：增加外壁厚度比增加填充率更能提升强度
- 螺纹处理：塑料件不要直接攻丝！使用热熔铜嵌件（Heat-set insert）获得可重复拆装的金属螺纹
- 公差预留：3D 打印孔通常偏小 0.2mm，设计时需加 0.2-0.4mm 间隙
- 方向优化：长螺栓尽量沿 Z 轴方向设计，避免横向层间剪切失效
- 先打小样：大零件先打印关键接口的小截面验证装配，再打完整件
⚠️ 所有电动工具必须经过培训后才能使用！角磨机、台钻等设备具有较高危险性，务必佩戴护目镜和防护手套。
七、标准化设计与团队协作
7.1 文件命名规范
战队有几十台电脑、上千个零件文件，没有规范就是灾难。统一命名是高效协作的第一步。
- 零件命名：机器人类型_部位_零件名_版本，如 INF_Chassis_Frame_V2.SLDPRT
- 装配体命名：机器人类型_子系统，如 INF_Gimbal_Assembly.SLDASM
- 工程图命名：与对应零件同名 + _DWG 后缀
- 版本管理：使用 Git 或网盘进行文件版本管理，每次重大修改更新版本号
7.2 BOM 表管理
BOM（Bill of Materials，物料清单）是连接设计和采购的桥梁。每个装配体都需要导出 BOM 表，包含零件名称、材料、数量、加工方式、备注等信息。
7.3 跨组协作
机械组不是孤立的，需要与其他组别紧密配合：
- 与电控组：确认电机安装尺寸、走线空间、重心位置、振动隔离
- 与算法组：预留摄像头/传感器安装位、保证视野无遮挡
- 与硬件组：协调电池/电调/主控板的安装位置和散热空间
- 与宣传组：提供机器人渲染图、结构亮点用于宣传
八、学习路线与成长计划
8.1 四阶段成长路线
| 阶段 | 时间 | 核心任务 | 验收标准 |
| 入门期 | 加入后 1-4 周 | 安装 SW、完成基础建模教程、画简单零件 | 能独立画出螺栓、支架等基础零件 |
| 进阶期 | 第 2-3 个月 | 装配体设计、钣金/焊件、工程图出图 | 能装配一个完整子系统（如云台） |
| 实战期 | 第 4-6 个月 | 参与真实机器人设计、加工跟产、装配调试 | 负责至少一个子系统的完整设计 |
| 成熟期 | 第 7-12 个月 | 独立负责一台机器人、带队新人、技术迭代 | 能带新人、能独立解决设计问题 |
8.2 招新考核参考题目
以下为常见考核形式（各战队略有不同）：
- 必做题：使用 SolidWorks 独立绘制一台简易步兵机器人（含底盘+云台+发射机构），输出装配体和关键零件工程图
- 选做题 A：设计一个舵轮移动系统（含被动轮），出加工图和 BOM 表
- 选做题 B：设计一个六自由度机械臂，进行运动仿真验证
- 加分项：对设计进行有限元分析，说明强度和刚度是否满足要求
8.3 日常训练建议
- 每周至少投入 10-15 小时（含实验室实操）
- 每天画一个零件，保持手感（参考 SW 每日一练）
- 多拆解往届开源机器人，理解优秀设计思路
- 关注 RM 官方论坛（bbs.robomaster.com）的开源区
- 多去实验室，和学长学姐交流比自己闷头学效率高 10 倍
- 比赛视频是最好的教材——看比赛时重点关注机器人结构特点
8.4 学习标准件与非标准件
b站@湖南二里半教育
💡 RM 的学习方式和上课完全不同：没有考纲、没有教科书。你需要的是「现学现用」——先搭知识框架，遇到问题时再针对性深入。不会就搜、就问、就试。
九、学习资源汇总
9.1 在线平台
- RM 官方论坛：bbs.robomaster.com —— 规则文档、开源图纸、技术讨论
- B站（哔哩哔哩）：搜索 SolidWorks 教程、RM 比赛回放、各战队技术分享
- GitHub：搜索 RoboMaster 相关开源项目
- Autodesk 教育版：education.autodesk.com —— 免费获取正版软件
9.2 推荐开源参考
- RM2020 步兵套件三维图纸：官方开源，适合入门学习整机结构
- 香港科技大学 ENTERPRIZE 战队：面向铨洲智造设计的全 CNC 舵轮组
- 广东工业大学 DynamicX：重力补偿机构开源
- 南京理工大学 Alliance：RM2022 步兵机器人完整机械结构
- 中国石油大学(华东) RPS：RM2024 工程机器人机械结构
9.3 比赛视频推荐
- RMUC 2026 全国总决赛（东北大学 vs 其他强队）
- RMUL 2026 各站点 3V3 对抗赛精彩集锦
- 各战队 B 站官方账号发布的比赛录像和技术解析
9.4 心态与建议
最后，送给每一位准备加入机械组的 26 级新生：
- 别怕零基础。每年都有大量零基础同学成长为骨干，关键是你愿不愿意学。
- 别怕犯错。拆错、装错、画错都是必经之路，在反复试错中才能真正理解结构逻辑。
- 别闷头学。多去实验室、多问学长学姐、多看开源、多拆实物。
- 别半途而废。RM 备赛周期长达半年以上，最难的是坚持。能跟完一个完整赛季的人，无论比赛成绩如何，个人能力都会有质的飞跃。
欢迎加入醒狮战队，期待你亲手造出的第一台机甲走上赛场！
—— 机械组全体学长学姐