两轮自平衡移动机器人底盘结构

　　该结构面向室内巡检、教学实验、轻载搬运与传感器搭载场景，核心解决窄通道内的原地转向与紧凑布置问题。相比四轮或差速底盘，两轮共轴布局在走廊、设备间隙、实验台之间具有更小转弯半径，能够在不额外增加转向机构的前提下完成姿态调整。底盘采用上下两层板件加支撑立柱的框架形式，上层用于布置电池与感知模块，下层集中放置控制板、驱动单元和接线区域，这种分层方式有利于把重量较高的电池位置上移并靠近轮轴上方，从而在俯仰方向获得更可控的质心分布。轮轴两侧使用大直径橡胶轮胎，胎面纹路提供纵向抓地能力，轮毂与轴系通过紧固件连接到侧板，支撑柱则承担上下板之间的拉压载荷并维持板间距。设计时需要重点约束轮距、板件宽度、轮胎外径与上层模块高度之间的关系：

　　轮距过小会降低横向稳定性，轮距过大则削弱通过性；轮胎外径影响越障高度和电机所需扭矩；上层电池盒若过于靠后或靠前，会使静止平衡点偏离轮轴，增加控制器持续修正的负担。图中电池组件位于车体上部并靠近中轴线，四个圆形端面体现电芯或电池组的排布方向，这种布置既方便拆装，也便于线束向下连接至控制层。下层可见控制板与接口元件，板上预留的安装孔位可适配不同规格的主控、驱动板和 IMU 模块，周边空间用于走线、固定接插件以及布置电源开关。结构件之间的连接点多布置在板件边缘和立柱端部，目的是让装配路径清晰，调试时可以单独拆除上层板而不影响轮系，也能在更换电池或控制板时减少拆卸量。从运动控制角度看，两轮自平衡车体本质上是绕轮轴的倒立摆系统，

　　机械结构需要为姿态检测提供稳定基准。板件平面应尽量与轮轴保持确定的平行关系，立柱安装面需要避免明显翘曲，否则 IMU 安装后会引入固定倾角误差。轮胎的圆度、两轮同轴度以及左右轮径一致性同样关键，这些误差会在直行时表现为偏航，迫使控制系统不断补偿。若用于教学验证，该底盘可直接承载姿态采集、电机闭环、蓝牙通信和上位机调试等实验内容；若用于巡检，则可在上层继续扩展摄像头、激光雷达或环境检测模块，但扩展件的质心应尽量落在两轮轴线附近，并控制总高以减小倾覆风险。安装边界方面，整车宽度由轮胎外缘和侧板突出件决定，长度主要受前后悬出模块影响，高度则随上层传感器变化。实际选型时应先确定地面通过性要求，再反推轮胎直径和电机减速比；先确定搭载模块重量，

　　再校核立柱间距、板厚和紧固件规格。电池仓与控制层分离还有利于电磁兼容，动力线与信号线可沿不同立柱侧边走线，降低驱动电流对姿态传感器的干扰。整体结构没有复杂曲面件，板件加工和立柱裁切都较容易实现，适合小批量试制与快速迭代。