双层架式两轮自平衡移动机器人结构

这款两轮自平衡移动载体，主要面向高校科创教学、嵌入式开发实训、小型室内巡检场景设计，可作为二次开发的硬件载体，搭载各类传感模块完成环境探测、路径跟随、动态平衡算法验证等工作，也可改造为小型物料转运载体，在平整室内环境中完成轻量物件的短距离输送任务。设备核心依靠两轮差速配合姿态传感反馈实现动态直立平衡，无需额外辅助支撑轮即可在静止、行进过程中保持直立状态，相较于四轮移动平台，它具备原地转向能力，转弯半径为零，可在狭窄的过道、桌面级实验空间内灵活移动，对狭小作业场景的适配性更强。整体结构采用分层式双层板架设计，下层板架靠近轮轴安装位置，用于固定动力驱动部件与配重元件，将大质量部件布置在低位可有效降低整机重心，提升平衡状态的稳定性，减少姿态调整时的动态波动；上层板架预留了充足的安装孔位，可根据开发需求固定控制主板、通信模块、传感元件、拓展功能组件，层间通过立式支撑柱连接，既保证了结构强度，也预留了充足的走线空间，方便各类电气线路的排布与固定。行走部分采用带深纹路的橡胶轮胎，配合轮毂式安装结构与驱动电机直连，轮胎纹路可提升与地面的摩擦力，减少光滑地面上的打滑问题，轮组的安装同轴度经过结构校核，可保证两轮转动时的同心度，避免行进过程中出现偏斜、抖动的问题。从安装边界来看，整机宽度与轮距匹配，横向尺寸控制在可通过常规室内门体、实验台过道的范围，竖向高度根据双层架的安装位置设定，不会因重心过高导致平衡控制难度陡增，各层板的安装孔位采用通用孔距设计，可兼容主流的开源控制板、惯性测量单元、驱动板的安装尺寸，无需额外打孔改造即可完成元件固定。结构设计上充分考虑了拆装维护的便利性，支撑柱与层板、轮组支架与层板之间均采用可拆卸连接方式，更换部件、调整层架高度时无需破坏整体结构，电气元件的安装位置避开了轮组转动的运动干涉区域，可防止线路、部件被转动的轮组剐蹭损坏。在功能实现上，该结构可配合姿态传感器实时采集机身倾斜角度与角速度数据，通过控制算法调整两轮的转速与转向，快速修正机身姿态，在受到轻微外力干扰、行进路面存在微小坡度时也能保持直立状态，同时可拓展加装避障传感器、视觉模块，实现自主避障、视觉巡线等进阶功能，适配不同的开发与应用需求。