電動平衡車,又叫智能平衡車、體感車、思維車、攝位車等,其運作原理主要是建立在一種被稱為"動態(tài)穩(wěn)定"的基本原理上,也就是車輛本身的自動平衡能力。以內置的精密固態(tài)陀螺儀來判斷車身所處的姿勢狀態(tài),透過精密且高速的中央微處理器計算出適當的指令后,驅動馬達來做到平衡的效果。
電動平衡車系統(tǒng)的功能模塊主要包括:控制核心(MCU)模塊、電源管理模塊、電機驅動模塊、速度檢測模塊及調試輔助模塊。每個模塊都包括硬件和軟件兩部分。硬件為系統(tǒng)工作提供硬件實體,軟件為系統(tǒng)提供各種算法。
設計系統(tǒng)包括:
第一是雙輪平衡車的機械結構設計,由兩輪自平衡小車的機械結構搭建工作平臺、承載硬件電路、其中包括車身上支架、下平臺等;
第二硬件電路設計,涵蓋包括電源、嵌入式微控制器、傳感器、電機和控制電路、數據通信的綜合系統(tǒng);
圖 硬件框架結構
第三是平衡控制模塊,要求自平衡、數據采集、手動控制裝置等;
第四是雙輪平衡車的軟件設計及調試控制,按既定要求寫出控制程序,解決運動狀態(tài)下如何保持車體系統(tǒng)平衡的問題。
1.電力驅動,噪音。
電動平衡車采用鋰電池組作為動力來源,實現了碳的零排放,并采用了動力轉換技術,能夠在下坡行駛的過程中自動為鋰電池組進行充電,使電能與動能可以循環(huán)利用,同時由于改良了電機性能,所以電動平衡車的噪音非常小。
2.體積小,重量輕:
兩雙拖鞋大小的垂直投影面積,占地空間小,并且把手可以快速拆卸。電動平衡車整車重量在15公斤左右,同時車體配有提拉桿,便于搬運攜帶。
3.站立式駕駛
電動平衡車采用站立式駕駛方式,通過身體重心和操控桿控制車體運行。同時可以使用配件中的短把手,用小腿控制車體運動,解放雙手 。
代步出行,代步是電動平衡車以及同類型產品具有的物理特性,時速最高可達30KM/h,單次充電可完成最高達40公里的續(xù)航里程。
移動視頻,電動平衡車可以與手機、DV、相機等設備結合,利用其自動行走功能,成為移動拍攝平臺。
APP應用,通過APP應用,電動平衡車可以與手機互聯(lián),通過手機APP,可以實時了解體感車的行駛、售后信息,同時,APP還可以實現交友、分享等功能。
平衡車并不是一個新事物,2001年,Segway產品首次問世。當時包括喬布斯在內的眾多科技企業(yè)家都盛贊這個產品或將革新人們的交通出行方式。但可惜的是,產品因其價格的高昂和使用場景的模糊性,最終并未成為大眾產品,而是主要面向企業(yè)級市場,比如在警衛(wèi)巡邏、景區(qū)游玩等場景下使用。
目前的價格和使用場景,電動平衡車依舊很難稱得上是一款面向全部大眾的產品。產品目前的使用對象還是偏中產階層,而且這部分人會有汽車。當汽車達到一個地方后,還需要長期步行時,就可以借助電動平衡車來解決步行的速度和體力問題。
有一點值得注意,隨著國內企業(yè)投入電動平衡車領域,有越來越多的低價平衡車,價格也越來越能讓普通消費者所接收。而且電動平衡車作為一種環(huán)保、時尚、帥氣的代步工具,深受一些年輕人的喜愛。
平衡車在交通法規(guī)中還處于很尷尬的境地,國內對這種車還沒有相關的法律制定出來,而在國外的話,這種思維車是被劃歸與"個人消費品"范疇,主要是在人行道上行駛。由于平衡車沒有車閘,所以如果是在特別擁擠的路段的話,就很容易撞到其他人了。這就是平衡車的安全問題所在,平衡車之所以在發(fā)展那么久之后,還是沒有得到廣泛使用,安全問題是最大阻礙之一。其實平衡車的安全問題并非產品本身的問題,只能說平衡車不太適合在擁擠、不平坦的道路上駕駛。
每種工具都有其獨特之處,我們也不必過于強求平衡車的普及,平衡車帶給人們的駕駛體驗真的很神奇,就像能讀懂人類的思想似的,這可能也是未來交通工具的研發(fā)方向吧。至于平衡車成為玩具車還是交通工具,就交由時間來判決吧!
倒立擺圖示
動態(tài)平衡原理圖示
兩輪電動平衡車是一種新型的交通工具,它與電動自行車和摩托車車輪前后排列方式不同,而是采用兩輪并排固定的方式,就像一種兩輪平行的機器人一樣。兩輪自平衡控制系統(tǒng)是一種兩輪左右平行布置的,像傳統(tǒng)的倒立擺一樣,本身是一個自然不穩(wěn)定體,必須施加強有力的控制手段才能使之穩(wěn)定。兩輪平衡車具有運動靈活、智能控制、操作簡單、節(jié)省能源、綠色環(huán)保、轉彎半徑為0等優(yōu)點。因此它適用于在狹小空間內運行,能夠在大型購物中心、國際性會議或展覽場所、體育場館、辦公大樓、大型公園及廣場、生態(tài)旅游風景區(qū)、城市中的生活住宅小區(qū)等各種室內或室外場合中作為人們的中、短距離代步工具。
兩輪電動平衡車工作原理是系統(tǒng)以姿態(tài)傳感器(陀螺儀、加速度計)來監(jiān)測車身所處的俯仰狀態(tài)和狀態(tài)變化率,通過高速微控制器計算出適當數據和指令后,驅動電動機產生前進或后退的加速度來達到車體前后平衡的效果。假設我們以站在車上的駕駛人與車輛的總體重心縱軸作為參考線。當這條軸往前傾斜時,車身內的內置電動馬達會產生往前的力量,一方面平衡人與車往前傾倒的扭矩,一方面產生讓車輛前進的加速度,相反的,當陀螺儀發(fā)現駕駛人的重心往后傾時,也會產生向后的力量達到平衡效果。因此,駕駛人只要改變自己身體的角度往前或往后傾,兩輪電動平衡車就會根據傾斜的方向前進或后退,而速度則與駕駛人身體傾斜的程度呈正比。原則上,只要正確打開電源且能保持足夠運作的電力,車上的人就不用擔心有傾倒跌落的可能,這與一般需要靠駕駛人自己進行平衡的滑板車等交通工具完全不同。
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類似人體自身的平衡系統(tǒng),當身體重心前傾時,為了保證平衡,需要往前走,重心后傾時同理。同時,電動平衡車的轉向由把手握及伸縮桿來實現,擺動把手握會連帶著伸縮桿使車輛左右兩個車輪產生轉速差(例如伸縮桿向左擺動時,右輪的轉速會比左輪快),達到轉向的效果。
在騎行時,將方向操縱桿指向需要前進的方向,車體將會朝著指向的方向行駛。當方向操縱桿處于車體正中間位置時,系統(tǒng)將朝正前方行駛。當轉方向操縱桿時,系統(tǒng)會相應地控制左右兩邊的速度差,實現轉向,讓身體跟隨方向操縱桿傾斜的方向傾斜,將會獲得更好的轉向體驗。
下車前需要平衡車靜止,保持平衡狀態(tài)。單腳先下,另一只腳迅速離開腳墊。
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