竞赛用双层立式双轮自平衡移动载具

　　这款双轮自平衡移动载具的设计初衷，是面向竞技类机器人赛事的任务需求打造，区别于常规商用平衡车的代步定位，其结构设计完全围绕赛事场景下的载荷搭载、动态响应、快速改装需求展开。从整体布局来看，采用三层板叠层立柱支撑的结构形式，上下层板之间通过四根等长的金属立柱配合紧固件实现刚性连接，层间距预留了充足的电气元件安装空间，底层靠近轮轴的位置预留了驱动电机、传动组件的安装位，中层可放置控制主板、惯性测量单元、驱动模块等核心控制元件，顶层则可根据赛事任务需求搭载任务执行机构、传感器或者载荷容器，这种分层布局的核心考量是将大质量元件尽可能靠近轮轴轴心位置，降低整体重心高度，减少平衡控制过程中的转动惯量波动，提升动态平衡过程中的稳定性。

　　轮组部分采用大直径橡胶防滑轮胎，轮毂与驱动电机输出轴直接连接，省去了额外的传动减速结构带来的间隙误差，轮距经过反复校核，既保证了转向过程中的侧向稳定性，避免过小轮距导致的侧翻风险，也控制了整体宽度尺寸，满足赛事场地常见的通道宽度通行要求，不会因为轮距过宽无法通过窄道障碍。机架层板采用轻量化的金属板材加工，板面预留了密集的标准安装孔位，孔位间距匹配常用的电子元件、传感器安装尺寸，不需要额外打孔即可快速完成元件固定，适配赛事过程中快速调整元件位置、更换功能模块的需求，立柱与层板的连接位置采用嵌入式的防松结构，避免移动过程中振动导致紧固件松动，影响结构精度。

　　从实际应用场景来看，这类自平衡载具可适配多种赛事任务，比如路径巡线、障碍物避让、定点载荷投放等场景，双轮差速的转向形式可以实现原地零半径转向，在狭小的赛事场地内具备极强的机动灵活性，相比四轮或者履带式移动底盘，其转向所需的空间更小，动作响应速度更快。设计过程中重点考量了平衡控制的结构基础，所有元件的安装位都围绕轮轴的垂直中心面对称布置，避免出现单侧质量偏心导致的控制负载增大，惯性测量单元的安装位特意设置在中层板的中心位置，尽可能靠近整机的重心点，减少振动带来的测量误差，为平衡控制算法提供准确的姿态数据支撑。

　　安装边界方面，整机的高度控制在合理范围内，避免过高导致重心上移影响平衡稳定性，层板的边缘做了倒角处理，避免赛事过程中剐蹭场地障碍或者线路，所有外接线路都可以沿着立柱走线，通过线卡固定在立柱侧面，不会出现线路外露缠绕轮组的风险。驱动轮的安装位置突出于机架底层的下表面，保证整机在俯仰动作过程中，层板边缘不会接触地面产生干涉，预留的俯仰角度范围足够应对急加速、急减速以及小坡度坡面的通行需求。电池的安装位预留了快拆结构，可在赛事间隙快速更换电池，不需要拆解整机结构，提升备赛效率。

　　在结构强度校核上，针对赛事过程中可能出现的碰撞、跌落情况，立柱选用高强度的金属材质，层板的厚度经过承重测试，可承载额定范围内的任务载荷不会出现形变，轮轴与电机的连接位置做了加强处理，避免冲击载荷下出现轴断裂或者连接松动的问题。整体结构没有冗余的设计部件，所有结构件都兼顾安装定位、支撑、走线的功能，在保证结构刚性的前提下尽可能压缩整机重量，降低驱动电机的负载，提升续航时间与动态响应速度。