双层架构两轮自平衡移动载具结构设计

　　这款两轮自平衡移动载具的结构设计，核心瞄准室内轻载物料转运、教学实验平台搭建、小型巡检作业的场景需求，区别于常规AGV的多轮布局，两轮自平衡结构的转弯半径为零，能够在狭窄的工位通道、实验室过道、仓储货架间隙内完成灵活转向，适配空间局促的作业环境。从结构布局来看，整体采用三层板件叠加的支撑架构，上下两层为功能拓展安装板，中间层预留了控制元件、供电模块的安装腔体，所有板件通过四根垂直布置的支撑立柱完成连接固定，立柱两端设置定位轴肩，配合锁紧件实现板件间距的可调设计，使用者可以根据搭载元件的实际尺寸调整层间高度，避免出现元件安装干涉的问题。

　　行走轮采用大直径橡胶胎面轮毂结构，轮毂与轮轴之间通过键连接传递扭矩，轮组与上层架体之间设置了减震支撑结构，能够抵消行进过程中路面不平整带来的冲击振动，避免架体上搭载的精密传感器、控制板因为振动出现接线松动或者测量精度下降的问题。设计过程中优先考虑了重心匹配的核心要求，将重量较大的供电模块布置在架体下层靠近轮轴中心的位置，降低整体重心高度，减少平衡控制过程中的调节扭矩需求，上层拓展板预留了标准化的安装孔位矩阵，可以直接固定传感器支架、机械臂安装座、物料载台等拓展附件，不需要二次打孔加工，缩短二次开发的周期。

　　从安装边界来看，整体轮距控制在适配常规室内通道的尺寸范围，架体总高度预留了足够的拓展空间，同时不会因为重心过高导致平衡控制难度陡增，轮组外侧没有突出的结构件，能够贴近墙面或者设备边缘行进，充分利用狭窄空间的通行能力。结构设计中充分考虑了装配工艺性，所有板件采用平板式切割加工即可成型，支撑立柱采用标准型材加工，不需要定制复杂的异形结构件，加工成本低，装配过程仅需要常规紧固件即可完成整机组装，维护时可以快速分层拆解，更换内部的控制元件或者供电模块不需要完全拆解整机结构。

　　轮组的驱动单元安装在架体两侧的支撑座内，支撑座与架体主结构之间采用可拆卸连接，后期如果需要更换不同直径的轮组适配不同路面，可以直接更换支撑座与轮组组件，不需要改动上层主架体的结构，提升了整体结构的通用性。在实际应用场景中，这款结构既可以作为高校自动化、机器人相关专业的教学实验平台，供学生验证自平衡控制算法、姿态传感器融合算法，也可以搭载小型检测传感器完成机房、仓库的定时巡检作业，还可以加装小型载物台完成车间内轻型零配件的点对点转运，相比多轮移动平台，其结构更简洁，运动灵活性更强，对狭小空间的适配性更好。结构设计过程中对各个连接节点的强度做了匹配校核，支撑立柱的直径、板件的厚度都按照额定搭载重量做了冗余设计，避免满载情况下出现板件弯曲、立柱变形的问题，轮轴的受力位置做了加强处理，承受冲击载荷时不会出现轴件弯曲变形的情况，保证长期使用的结构可靠性。