双层堆叠式两轮自平衡移动载具结构

　　这款两轮自平衡移动结构的设计，最初是面向室内窄空间巡检、小型教具开发、轻载物料转运这类场景做的适配，区别于常规四轮移动平台，两轮结构的转弯半径为零，能在货架间隙、实验室过道这类宽度不足80cm的狭窄区域完成原地转向，不会出现四轮差速转向时的轮组剐蹭、轨迹偏移问题。整体机架采用三层板件加铜柱支撑的堆叠式布局，最上层为平整安装面，可根据使用需求搭载视觉传感器、小型储物盒、交互显示屏等外设，中间层预留了主控板、惯性测量模块的安装孔位，底层直接与轮组驱动模块、电池仓固定，分层布局的核心思路是将重量较大的电池、驱动部件布置在靠近轮轴的低位区域，降低整体重心高度，减少自平衡控制时的动态调整负载，提升运行稳定性。

　　轮组选用大颗粒深花纹越野橡胶轮，轮毂为分体式锁紧结构，轮面宽度32mm，直径120mm，橡胶材质的胎面能在环氧地坪、短绒地毯、轻微不平整的水泥地面保持足够抓地力，不会因为地面摩擦系数不足出现平衡调整时的打滑失稳，轮组与驱动电机的输出轴采用D型轴配合锁紧螺丝固定，避免正反转切换时的轴孔间隙产生回差，影响平衡控制精度。支撑铜柱选用M3规格的内六角铜柱，上下层板件的连接孔位均做了沉头处理，锁紧后螺丝头不会突出板件表面，保证上层安装面的平面度，方便外设的固定安装，板件边缘做了R2圆角处理，避免装配调试时的锐角划伤。

　　从安装边界来看，整机宽度与轮组外侧宽度保持一致为180mm，整机高度在不搭载上层外设时为145mm，长度方向前后无突出结构，能顺利通过宽度200mm以上的通道，底层电池仓的安装位兼容2S至3S规格的锂聚合物电池，仓体两侧预留了走线槽，驱动电机的电源线、编码器信号线可通过板件上预留的穿线孔连接至中间层的主控板，避免走线外露在机架外侧被轮组卷入。设计过程中特意将惯性测量模块的安装位设置在中间层板件的几何中心位置，这个位置与轮轴的垂直距离固定，不会因为上层搭载不同重量的外设导致IMU的测量基准出现偏移，减少控制算法的补偿难度。

　　机架的层间距设置为45mm，既给中间层的接线端子、电容等较高的电子元件预留了足够的安装空间，也不会因为层间距过大导致整体重心抬升，每层板件上的安装孔位都做了通用化设计，兼容主流的开源主控板、电机驱动板的安装尺寸，使用者可根据自身需求替换不同的控制硬件，不需要重新打孔加工板件。轮组的驱动电机选用带编码器的直流减速电机，电机固定座与底层板件采用嵌入式安装，固定座的定位凸台与板件上的定位孔紧密配合，保证电机输出轴与轮轴的同轴度，减少轮组转动时的径向跳动，避免因为轮组跳动导致的姿态检测数据波动。在实际使用场景中，这款结构可作为教学实验平台，供自控相关专业的学生验证自平衡控制算法，也可搭载小型气体传感器、温湿度传感器作为室内环境巡检的移动载体，在轻载物料转运场景下，上层平整板面可固定小型载物盒，完成车间内工位间的小零件转运工作，零转弯半径的特性能让它在密集的工位布局中灵活穿行，不需要预留额外的转向空间。