两轮驱动机器人底盘

它是什么

底盘是机器人的身体——承载一切的平板。两轮驱动（2WD）底盘带两个驱动轮，各由一个TT 减速电机驱动，再加一个保持平衡的自由万向轮。装上电池、驱动板和控制器，这块板子就是能前进会转弯的机器人。

听起来是最无聊的部分，但底盘悄悄决定了整台机器的行为：重心在哪、怎么转弯、传感器能从哪看到。

工作原理

两轮底盘靠差速驱动转向：没有方向盘，靠两个轮子不同的转速转弯。两轮同速前进就走直线；一侧减速或反转，车就拐弯或原地旋转。自由万向轮只跟着滑、保持甲板水平——不驱动也不转向。轮速到运动的数学见差速里程计。

两个驱动轮在同一轴线上，车就绕两轮中点旋转。万向轮放尾部、传感器放前部，这个旋转中心才是可预测的。

什么时候用它

几乎所有第一台机器人就该用两轮底盘：循迹、避障、迷宫都从这里开始。机械简单到不用操心，精力留给传感和控制环。

车要拉重货、爬坡、走烂路时再换——那时四驱或履带加金属齿轮电机的额外成本和复杂度才值。

选择与安装

• **入门先两驱。**一个万向轮避开了四个固定轮的蹭地，原地转向干净利落。
• **重量压在驱动轮上。**附着力来自轮胎上的载荷；车头太重轮子就空转。把电池装在轴线附近。
• **前部传感器位留空。**前槽留给超声波传感器和它的小舵机，位置低、不遮挡，别挡住声束。
• **线缆远离轮子。**电机线、传感器线收好，别碰到转动的轮胎——这是极常见的首次上电事故。

决定小车行为的几何

底盘上三个尺寸几乎决定了成品车的一切驾驶特性。量好记下来——导航代码全都要它们。

轮距是大家从不量又永远需要的那个：

turn rate (rad/s) = (v_right - v_left) / wheelbase
distance per pivot degree = pi x wheelbase / 360

轮距 140 mm 时，原地转 90° 意味着两轮各反向走 pi × 140 / 4 = 110 mm。轮距量错 10 mm，每个弯都偏 7%——看起来像控制器没调好，其实是卷尺问题。

量到轮胎接地点中心，不是轮子外侧或电机安装孔。65 mm 轮宽 25 mm 的胎，外侧到外侧和中心到中心差 25 mm，在 140 mm 轮距上就是 18%。

重量分配

附着力和驱动轮上的载荷成正比，而两轮底盘的载荷分配就看你把东西拧在哪。

电池通常是全车最重的单件，常比其他加起来还重，所以**电池在哪重量分配就在哪。**装在轴线上或略靠前——靠前是因为万向轮在后，要让甲板压在万向轮上而不是跷跷板。

有个例外值得知道。要推的车——比如迷你相扑——希望驱动轮上越重越好，直到万向轮勉强着地。要精确循迹的车则相反：求稳求可预测，传感器阵列高度恒定，跷跷板底盘做不到。

传感器装哪

IMU 位置最微妙。装在旋转中心很靠前的加速度计转弯时会感受到向心加速度，互补滤波会把它当成倾斜。装在轴线上影响最小。

超声波高度比想象中重要：半角 15° 的声锥，传感器装在甲板上 40 mm 高朝前看，约 150 mm 外就开始照到自家甲板——报出一个永远存在的障碍物，其实是你自己。

万向轮问题

自由万向轮是底盘上最便宜的零件，也是莫名转向误差的最常见来源。

偏航万向轮每次变向都要先转到新方向，转的过程中横向拖地。这个拖拽作用在车的一个角上，把车拽偏——而且每次变向都发生，所以误差是系统性的不是随机的。表现就是直线走得挺好，转弯却总是错过。

滚珠万向轮没有偏航，哪个方向都能滚。地毯上差，球会陷进去；光滑地面上好。

两条实践经验。一个万向轮，别两个——三点定一平面永远稳定，刚性甲板上四点会跷。车要倒车时偏航万向轮得先翻 180°，这一下会带偏车头；倒车躲障的车走偏经常就这一个原因。

装配坑

这些是第一次装机最费时间的坑。

**先装电机。**甲板摆满后最够不着的就是它们，而且多数套件的电机螺丝是夹在电机和甲板之间的。

**检查轮子装正。**双 D 孔歪着推进去太容易了——晃动的轮子每转一圈有效滚动半径都在变，车就按轮转频率蛇行，看起来像控制器振荡。

**走线先远离轮子，别最后。**趁甲板还空，用扎带把线穿过安装孔阵列固定。电机线碰到转动的轮胎几秒就磨破，是最常见的首次上电事故之一。

**装配完成前别撕亚克力保护膜。**亚克力太容易划，膜还能防止打孔时崩边。

**亚克力别拧太紧。**受力下孔边会裂，尤其电机座振动大。尼龙垫圈，手指拧紧再加四分之一圈。

故障排查

两驱还是别的？

先做两驱，理由是里程计而不是机械。单自由万向轮的两轮差速有干净的运动学模型：轮子无蹭地滚动，编码器计数换算位姿只有预期的误差。四固定轮的四驱每次转弯必蹭地，因为同侧轮子走不同弧线却被迫同转速——里程计从第一个弯就是错的，还很难建模。

所以两驱不只是最简单的起点，更是正确的学习起点：差速里程计在它上面才真正成立。