带载物夹爪双轮自平衡移动机器人结构

这款双轮自平衡移动载具的设计，最初瞄准的是狭小空间内的轻量物料转运场景——比如实验室工位间的样件传递、电子产线工位间的小型元器件配送，这类场景往往通道宽度有限，传统多轮AGV的转弯半径难以适配，而双轮差速自平衡结构可以实现原地转向，对通行空间的要求大幅降低。从结构布局来看，整机采用上下分层的框架式设计，底部两层安装板通过四根铜质支撑柱连接，下层安装板作为核心承载层，固定了驱动轮组、控制电路板、供电电池以及配重块，上层安装板则预留了载物平台的安装位，顶部设置的夹爪式载荷固定结构，可以对放置在平台上的物料进行侧向夹紧，避免移动过程中因加减速、转向带来的惯性导致物料滑落。

驱动部分采用两个对称布置的直流减速电机，电机输出轴直接连接轮毂，轮体选用带深齿纹的橡胶轮胎，搭配黄色辐条式轮毂，这种轮胎选型可以在普通环氧地坪、瓷砖地面甚至轻微不平整的车间地面提供足够的抓地力，避免平衡调整过程中出现轮面打滑导致的失稳。两个驱动轮的同轴度是设计时需要重点控制的安装边界，轮轴的同轴度公差需要控制在0.1mm以内，否则会导致两轮转动阻力不一致，增加平衡控制算法的补偿难度，同时也会加快轮胎的偏磨。

顶部的夹爪结构采用螺杆调节式设计，四个夹爪分别布置在载物平台的四个角位，通过旋转顶部的手柄可以带动夹爪沿导杆滑动，适配不同长宽尺寸的载物盒，这种手动调节的夹爪结构相比电动夹爪结构更简单，成本更低，对于固定尺寸的载具转运场景完全够用，不需要额外增加驱动元件和控制线路，也降低了整机的重量和布线复杂度。载物平台的额定承载能力设定为500克，这个载荷参数是结合整机的重心高度、电机输出扭矩以及平衡控制的响应速度综合确定的，当载荷超过这个数值时，整机的重心上移量会超出控制算法的稳定调整范围，容易出现倾倒风险。

整机的重心控制是自平衡结构设计的核心，在布局时将重量较大的电池、电机尽可能布置在轮轴轴线附近的下层安装板上，降低整机的重心高度，上层结构包括载物平台、夹爪都采用轻量化的透明板材制作，尽可能减少上部结构的重量占比。控制电路板布置在下层安装板的中心位置，板载的陀螺仪、加速度计传感器正好处于两轮的中轴线上，可以更精准地采集机身的倾斜角度和角速度数据，为平衡控制提供准确的输入信号。供电电池横置在下层安装板的上方，通过绑带固定在两根支撑柱之间，电池的重量可以作为平衡配重，减少额外配重块的使用，合理利用整机的内部空间。

从安装边界来看，整机的宽度由两轮的外侧间距决定，长度方向的尺寸控制在可以原地转向的最小范围内，高度方向从地面到夹爪顶部的尺寸经过优化，既保证载物平台有足够的操作空间放置物料，又不会因为高度过高导致整机重心过于靠上。布线方面所有的线路都沿支撑柱内侧布置，避免移动过程中线路与轮体、活动夹爪发生干涉，线路的长度预留了足够的余量，不会因为机身的俯仰摆动拉扯线路导致接触不良。

在实际使用中，这款自平衡载具可以通过人工遥控的方式实现前进、后退、转向动作，双轮差速的转向方式可以让它在狭窄的通道内灵活穿梭，相比履带式移动结构噪音更小，移动更平顺，不会对地面造成划伤。夹爪的固定方式可以适配常见的方形物料盒，不需要额外定制专用载具，对于小批量、多频次的轻量物料转运场景有很好的适配性。结构上所有的安装孔位都做了沉头处理，螺栓安装后不会突出安装板表面，避免剐蹭物料或者线路，支撑柱与上下层安装板的连接采用铜柱内嵌螺母的方式，连接强度足够，同时方便拆装维护，更换电池或者检修电路板时只需要拆开上层安装板的固定螺丝即可，不需要完全拆解整机结构。