双轮自平衡DIY移动机器人车体结构

　　这套双轮自平衡移动小车的结构方案，面向创客教学、嵌入式控制验证、小型自主移动平台开发场景搭建，核心是把姿态解算、运动控制、机械承载三个模块整合在紧凑的箱式车体里，既可以作为高校自动化专业平衡控制算法的实物验证载体，也能改装成小型室内巡检、轻载物料转运的原型底盘。

　　从实际使用逻辑来看，车体采用左右两轮同轴布置的布局，依靠内置的加速度计实时采集车体俯仰倾角，控制板通过PID算法快速调整两轮转速，抵消车体倾倒趋势，实现直立行走。整套结构预留了蓝牙模块的安装位，可直接和移动端控制程序配对，操作者在手持终端就能下发前进、后退、转向指令，调试阶段不需要外接有线通讯线，在实验室地面、平整室内场地都能完成运动测试。

　　结构设计上走的是易加工、易装配的DIY路线：两侧立板采用板材切割成型，顶部开出大尺寸环形提手孔，既可以在调试断电、车体失衡时直接手提拎起设备，避免摔损内部电子元件，也充当了车体上部的防护框架；立板上预先加工出多组安装孔位，对应轮轴、侧板、电子元件的固定点位，孔位匹配M3、M2规格螺钉，装配时不需要额外攻丝，板材之间通过螺钉锁紧形成箱型框架，整体刚性足够承受运行时的振动。车体侧面预留了按钮、充电端口的外露开孔，调试时不用拆壳就能操作开关、外接充电线，维护便利性很强。

　　行走部分选用两个NEMA17步进电机作为驱动单元，搭配大直径绿色镂空轮，轮子的镂空设计在保证轮体结构强度的同时降低了转动惯量，步进电机的低速大扭矩特性刚好匹配平衡小车的动态响应需求，不需要额外加装减速组就能获得足够的保持力矩，减少了传动间隙对平衡控制精度的干扰。电机驱动模块布置在车体内部空腔，和控制板、电池分层摆放，避免动力线和信号线交叉干扰。

　　内部元件的安装边界经过紧凑规划：控制核心采用Arduino UNO板，搭配DRV8825步进驱动板，SMPU6050加速度计贴装在车体几何中心附近，保证倾角采集数据不会因为安装偏心出现误差；HC-05蓝牙模块固定在车体上部信号无遮挡的位置，避免金属板材屏蔽无线信号；动力源采用两节3.7V 18650电池，搭配微型电容器保护板，电池仓尺寸适配70×30mm规格的电池组，舱内还预留了95mm×3.5mm规格O型圈的安装槽，可用来束线或者起到缓冲减震作用；面板上布置14mm规格的按钮开关，充电端口直接外露在侧立板开孔处，接线长度冗余控制在5mm以内，避免车内走线杂乱干涉运动部件。

　　外形尺寸上整车属于桌面级小型平台，车体主舱为立式箱型结构，宽度刚好容纳两轮之间的电池与控制板，两侧立板高出主舱顶面形成提手，整体重心被刻意压低，电池布置在车体下半部分，帮助提升平衡系统的稳定性，降低控制算法的调试难度。车轮突出车体侧面的宽度经过校核，转向时不会和侧立板发生运动干涉，原地差速转向的最小回转半径等于车体半宽，在狭小的实验室过道里也能灵活转向。

　　这套结构的设计思路完全服务于平衡控制的核心需求：没有多余的复杂曲面零件，所有结构件都可以通过常规板材切割加工完成，采购标准件就能完成整机组装，开发者不需要把精力耗费在复杂零件的机加工上，可直接聚焦在姿态算法、运动逻辑的调试工作中。车体外侧的装饰面板不影响内部结构安装，既可以起到标识作用，也能遮挡内部走线，同时板材之间的连接全部采用螺钉紧固，拆解更换元件时只需要拧下对应位置的紧固件，就能打开侧面板更换电池、调试驱动板，非常适合反复迭代修改的原型开发场景。在实际教学场景中，学员可以通过这套结构直观理解双轮平衡系统的重心匹配、传感器安装位置对控制精度的影响，也能在现有安装孔位的基础上扩展加装超声波传感器、小型机械爪，拓展出避障、物体抓取等更多功能。