采用PID控制的双层结构自平衡移动小车

这款自平衡移动载具可广泛应用于室内短途物料转运、教学实验演示、小型服务机器人底盘开发等场景，在狭窄的办公区域、实验室通道、仓储分拣支线中，能够凭借小巧的身形完成灵活的移动作业，也可作为高校自动化、机器人工程专业的实验载体，帮助学习者理解姿态控制、运动平衡的核心逻辑，还可拓展搭载小型机械臂、检测传感器完成环境巡检、定点采样等轻量化作业任务。该载具依靠双轮差速配合PID闭环控制算法实现动态自平衡，能够在静止、前进、后退、转向过程中始终保持机身直立状态，不会发生侧翻倾倒，上层搭载空间可根据使用需求放置控制电路板、供电电池、功能拓展模块，多层板架结构通过金属支撑柱完成固定，既保证了整体结构的刚性，也预留了充足的走线与模块安装空间，轮组采用高摩擦力橡胶胎面搭配硬质轮毂，能够在平整的瓷砖、环氧地坪、木质地板等常见室内地面稳定行进，不会出现打滑偏移的问题。在设计思路上，这款载具采用分层堆叠的布局逻辑，最下层靠近轮轴位置放置大重量的供电电池与电机驱动模块，降低整机重心来提升平衡稳定性，中间层放置主控电路板与姿态检测传感器，保证传感器采集姿态数据时不受上层负载晃动的干扰，最上层作为拓展搭载平台，可根据不同使用场景加装对应的功能组件，支撑柱采用等距分布的安装方式，可根据搭载模块的高度灵活调整层间距，适配不同尺寸的拓展配件。从安装边界与尺寸适配来看，整机宽度与成年人肩宽接近，能够顺利通过常规室内门洞与狭窄通道，轮距设置兼顾了转向灵活性与站立稳定性，不会因为轮距过窄导致平衡控制难度提升，也不会因为轮距过宽影响狭小空间的通行能力，机身外沿没有突出的尖锐结构，在人员密集的室内场景使用时不会剐蹭周边物体或误伤过往人员，底部轮组与地面的接触点位置经过反复调校，配合控制算法的参数匹配，能够在负载一定重量物品的情况下依然保持稳定的平衡状态，即使受到轻微的外力碰撞也能快速调整姿态回到直立状态，不会轻易倾倒。