双层架构两轮自平衡移动机器人结构设计

　　这款轮式移动载具的结构设计围绕小型教学实验、嵌入式开发验证场景展开，整体采用三层板柱式支撑架构，所有层板间通过等长金属立柱配合M5螺栓完成锁附，层间距预留充足的走线与元件安装空间，避免元件堆叠导致的散热不畅与接线干涉问题。底层安装板作为整机的承载基座，直接固定两组TT减速电机与单组18650电池座，电机输出轴直接与驱动轮刚性连接，省去额外传动链路带来的回程间隙，电机轴的安装方向可根据走线需求灵活调整，无需额外修改安装孔位，电池座紧贴底板重心位置布置，尽可能降低整机重心高度，提升自平衡控制过程中的动态稳定性。

　　中间层安装板的设计兼顾控制板的适配性，预留的安装孔位可兼容Arduino Uno与Arduino Mega两类主流控制板，安装时仅需控制板朝向固定，避免接线端口与上层元件产生干涉，层板边缘预留了走线缺口，方便电机线、电源线从底层直接穿入中间层接入控制端口。顶层安装板主要承载电机驱动模块与姿态传感器，L298N、L9110s两类驱动模块以及MPU6050姿态传感器均可在顶层板灵活布置，既可以选择板件中心位置安装来降低偏心距，也可以根据接线需求布置在板件侧边，所有安装孔位均做了通用化设计，无需二次打孔即可完成元件固定。

　　整机的驱动轮采用大纹路橡胶轮胎，轮面的防滑纹路可在木质、瓷砖、水泥等常见室内地面提供足够附着力，避免平衡调整过程中出现打滑导致的姿态失稳，轮组的安装位置与底板边缘预留了足够安全距离，转向过程中不会与层板、立柱产生剐蹭。从安装边界来看，整机的横向尺寸完全由轮距与顶层板宽度决定，纵向尺寸则匹配两层电池与控制板的安装深度，所有外接元件的高度均不超过顶层板上方预留的20mm安全空间，加装上层拓展负载时不会超出整机的动态平衡调整范围。结构设计过程中充分考虑了组装调试的便利性，所有层板的固定螺栓均采用统一规格，拆装时无需更换工具，各层的元件接线均可通过层间空隙完成操作，无需完全拆解整机即可更换电池、调试传感器位置。

　　这类自平衡载具可直接用于高校嵌入式教学实验、平衡控制算法验证、小型室内巡检载具改装，底层预留的拓展孔位还可加装循迹模块、避障传感器，拓展更多实用功能。结构件的受力路径经过优化，整机重量全部通过立柱传递到底板与轮组，层板不会出现额外的弯曲应力，长时间使用也不会出现板件变形问题，电机安装位做了局部加厚处理，抵消电机运转时产生的振动，避免振动传递到上层影响姿态传感器的采样精度。