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平衡车是如何保持平衡的,看到内部结构豁然开朗

平衡车之家作者:znphc 天河点击:时间:2019-08-31来源:未知新闻投稿

 

电动平衡车是一种靠电力驱动,具有自我平衡能力的个人运输工具,有两轮和单轮车,又叫体感车,摄位车,思维车等,听它的名字就具有智能科技感,适用于短途代步及日常娱乐。

随着人们的环保意识增强,出现了各种各样的电动车,两轮电动平衡车就其中之一,这种平衡车越来越受到人们的欢迎,尤其是一些追求时尚的年轻,用着它就像踏着风火轮一样,在哪里都成为人们关注的焦点,已经成为一条城市风景线,越来越多的电视剧,电影和娱乐节目中都出现电动平衡车,很多人都对电动平衡车感到好奇。

图片来源:齐鲁晚报

这种代步神器具有体积小,操作简单,纯电力驱动,零排放,环保无污染等优点,还有就是它的平衡性,平衡车能够通过自身的整体协调性操作来保持平衡,接近人们想象中智能车的样子。

在平衡车发展的过程中褒贬不一,有人盛赞它是革命性的交通出行方式,也有人质疑它的使用场景模糊和安全性差,将它评为史上最差的科技产品。

1985年日本山藤一雄教授开发出了电动平衡车的模型,这个模型车只能做直线运动。

21世纪初,世界多个国家都开始研究开发电动平衡车。

2001年美国DEKA公司开发出两轮平衡车“塞格威”,并成功进行了商业化量产和销售。

2003年美国人开发出了新的平衡车,不但可以在平坦的路面上行走,还可以适应崎岖的山路。

2005年日本村田发布了自行车机器人,它利用陀螺仪,不仅能在超低速骑行,而且在完全静止的状态下也能原地保持平衡。

我们对这种平衡车开始了解是在2008年,北京奥运会期间安保人员踩着平衡车巡逻,让人们印象深刻。

现在常见的平衡车有双轮和单轮两种类型,从外观上看两者有很大的区别,但它们的核心工作原理是一样的,如双轮平衡车主要有以下几部分组成。

控制器(常说的主板),它是平衡车的核心部件,又包含了传感器模块,运算模块,电机控制驱动模块,主要是进行车体的状态运算和平衡控制运算,通过将车身传感器测得的倾斜角度值,车速值等数据经过计算,向电机控制驱动模块发出指令,控制电机做起停,加减速等动作,另外还负责接收车子平衡姿态数据,进行自平衡运算。

平衡感应件(陀螺仪),它利用陀螺仪原理控制整个车身的角度,以维持车身的平衡。

电机,它的作用是将电能转换成机械能,驱动车轮旋转,目前市场上多使用无刷电机和有刷电机,其中无刷电机有其诸多的优点,也成为销售宣传的一大亮点。

蓄电池,电池为平衡车提供动力,多以铅酸蓄电池和锂电池为主,由于锂电池的优良性能,目前市场上品牌平衡车都采用锂电池。

其它部件,包含车身车轮等,车身的主要作用是安装其它部件和载人,车身的材料既要足够坚固,又要尽可能减轻自身重量,骨架多采用镁合金和ABS,扶手杆使用不锈钢材料。

平衡车的最大特点就是能保持平衡,它能做到这一点,主要是利用陀螺仪的原理,就是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力的情况下,所指的方向是不会改变的。

我们天天使用的手机中,有很多程序和游戏都使用了陀螺仪的原理,还有飞机利用这个原理,在空中保持正确的飞行姿态,平衡车主要通过控制器(电路板),姿态保持仪(陀螺仪),执行件(电机)三部分来实现平衡的。

当驾驶者身体前倾时,状态保持仪输出相应的姿态信息,控制器接收到信息后,命令电机向相对应的方向旋转,姿态保持仪会不停的调试车子姿态,将信息传输到控制器,控制器会不断调整电机的转速和转动方向,就能够保持一个动态的平衡。

平衡车在静态时也能保持平衡,这是由于平衡车内部含有多种感测器,可以知道车子的偏角,其内部的电机便能及时纠正,如当车子向前倾斜时,平衡车会给车轮一个向前的加速度,车子便会处于直立状态,当车子后仰时,平衡车给车轮一个向后的加速度,车子也能保持直立。

近年来平衡车市场迎来了爆发式增长,全球90%以上的平衡车是由中国制造。

目前市场上平衡车的价格从几百元到几千元都有,从外观到尺寸基本上都一样,唯一的区别就是车轮上的标志,产品质量却是参差不齐,其中有的平衡车还很危险,这也阻碍了电动平衡车市场的发展。

虽然平衡车的确有诸多优点,也深受很多人的喜爱,但是根据中国相关的道路安全法规定,使用平衡车,电动滑板车等器械作为代步工具,在公共道路上行驶将面临着行政处罚。

文中Gif截取自Youtube《中国摄影师飞铲保特》《UC_Berkeley_E128_Final_Project_-_Segway_i167》《Self balancing motorcycle how it works full explanation in Hindi》


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