双层架构TIVA控制两轮自平衡移动机器人

　　这款两轮自平衡移动平台的设计，最初是面向高校科创教学、小型室内巡检场景的验证需求展开，区别于常规四轮移动底盘，两轮自平衡结构的转向半径为零，可在狭窄的实验室通道、设备排布密集的机房区域完成灵活穿行，适配狭小空间内的定点移动、环境数据采集搭载需求。从结构布局来看，整机采用三层亚克力板搭配铜柱支撑的分层架构，最上层为预留扩展安装面，可根据使用需求加装传感器模块、小型负载托架，中间层为核心控制区，布置TIVA主控板、姿态检测模块，最下层为动力与能源区，固定直流驱动电机、锂电池组与电机驱动板，分层排布的思路完全遵循电气布线最短、重心居中的设计原则，避免元器件堆叠带来的布线干扰、重心偏移问题，从根源上降低平衡控制算法的调试难度。

　　动力端采用大纹路橡胶轮胎搭配蓝色轮毂的驱动轮组，轮胎表面的深沟壑纹路可提升与地面的接触摩擦力，在平整瓷砖、环氧地坪甚至短绒地毯表面都能获得足够的抓地力，避免平衡调整过程中出现打滑失稳的情况；两个驱动电机对称布置在下层板的两侧，输出轴直接与轮毂连接，省去了额外的传动结构，既减少了传动间隙带来的控制滞后，也压缩了整机的横向安装尺寸，让底盘结构更紧凑。支撑结构选用的等长铜柱在上下层板之间形成均匀的支撑力，每块板的四个角点位置都设置铜柱安装位，安装时可保证每层板的平行度，避免因机架倾斜导致的姿态检测数据偏差，板件上预留的多个镂空孔位，一方面是为了减轻整机自重，降低动力单元的负载功率，另一方面也为电气接线、传感器探头的外露提供了走线路径，无需额外在板件上二次开孔。

　　从安装边界来看，整机的宽度控制在两个轮胎外侧的间距范围内，长度方向不超出轮胎前后的切线位置，上层扩展板的安装孔位按照通用电子模块的安装孔距预留，可直接固定红外避障模块、蓝牙通信模块、小型摄像头等常用外设，无需额外制作转接件；电池仓的位置特意设置在下层板的中心区域，重量较大的锂电池处于整机最低的重心位置，可提升平衡状态下的抗扰动能力，即使受到轻微的外力碰撞，也能通过姿态调整快速回到稳定状态。在实际调试场景中，这款结构的平衡机器人可完成前后行进、原地转向、定点驻停等基础动作，搭载不同功能模块后可扩展为室内巡检机器人、教学演示实验平台、小型物料转运载体，结构上的模块化设计也方便使用者根据需求更换不同容量的电池、不同扭矩的电机，适配不同的负载要求与移动速度需求。设计过程中特意将所有电气元件的安装位都做了限位设计，比如主控板的四个角设置定位柱，驱动板的边缘设置挡边，避免移动过程中元件移位导致的接线松脱，轮组与电机输出轴的连接位置设置紧定螺钉固定，防止长期正反转切换后出现轮组松动的问题。