初識電動平衡車

電動平衡車,又叫智能平衡車、體感車、思維車、攝位車等,其運(yùn)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(nèi)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(dāng)?shù)闹噶詈螅?qū)動馬達(dá)來做到平衡的效果。

電動平衡車系統(tǒng)組成

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(jī)驅(qū)動模塊、速度檢測模塊及調(diào)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(shí)體,軟件為系統(tǒng)提供各種算法。

設(shè)計系統(tǒng)包括:

第一是雙輪平衡車的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,由兩輪自平衡小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)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(shè)計,涵蓋包括電源、嵌入式微控制器、傳感器、電機(jī)和控制電路、數(shù)據(jù)通信的綜合系統(tǒng);


圖 硬件框架結(jié)構(gòu)

第三是平衡控制模塊,要求自平衡、數(shù)據(jù)采集、手動控制裝置等;

第四是雙輪平衡車的軟件設(shè)計及調(diào)試控制,按既定要求寫出控制程序,解決運(yùn)動狀態(tài)下如何保持車體系統(tǒng)平衡的問題。

電動平衡車特色

1.電力驅(qū)動,噪音。

電動平衡車采用鋰電池組作為動力來源,實(shí)現(xiàn)了碳的零排放,并采用了動力轉(zhuǎn)換技術(shù),能夠在下坡行駛的過程中自動為鋰電池組進(jìn)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(jī)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(yùn)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(yùn)行。同時可以使用配件中的短把手,用小腿控制車體運(yùn)動,解放雙手 。

平衡車功能

代步出行,代步是電動平衡車以及同類型產(chǎn)品具有的物理特性,時速最高可達(dá)30KM/h,單次充電可完成最高達(dá)40公里的續(xù)航里程。

移動視頻,電動平衡車可以與手機(jī)、DV、相機(jī)等設(shè)備結(jié)合,利用其自動行走功能,成為移動拍攝平臺。

APP應(yīng)用,通過APP應(yīng)用,電動平衡車可以與手機(jī)互聯(lián),通過手機(jī)APP,可以實(shí)時了解體感車的行駛、售后信息,同時,APP還可以實(shí)現(xiàn)交友、分享等功能。

發(fā)展及現(xiàn)狀

平衡車并不是一個新事物,2001年,Segway產(chǎn)品首次問世。當(dāng)時包括喬布斯在內(nèi)的眾多科技企業(yè)家都盛贊這個產(chǎn)品或?qū)⒏镄氯藗兊慕煌ǔ鲂蟹绞健5上У氖,產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品。產(chǎn)品目前的使用對象還是偏中產(chǎn)階層,而且這部分人會有汽車。當(dāng)汽車達(dá)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(diǎn)值得注意,隨著國內(nèi)企業(yè)投入電動平衡車領(lǐng)域,有越來越多的低價平衡車,價格也越來越能讓普通消費(fèi)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(nèi)對這種車還沒有相關(guān)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(fèi)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(shí)平衡車的安全問題并非產(chǎn)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(dú)特之處,我們也不必過于強(qiáng)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!

電動平衡車基礎(chǔ)原理圖解

倒立擺圖示

動態(tài)平衡原理圖示

電動平衡車工作原理

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(jī)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(qiáng)有力的控制手段才能使之穩(wěn)定。兩輪平衡車具有運(yùn)動靈活、智能控制、操作簡單、節(jié)省能源、綠色環(huán)保、轉(zhuǎn)彎半徑為0等優(yōu)點(diǎn)。因此它適用于在狹小空間內(nèi)運(yùn)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(fēng)景區(qū)、城市中的生活住宅小區(qū)等各種室內(nèi)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(dāng)數(shù)據(jù)和指令后,驅(qū)動電動機(jī)產(chǎn)生前進(jìn)或后退的加速度來達(dá)到車體前后平衡的效果。假設(shè)我們以站在車上的駕駛?cè)伺c車輛的總體重心縱軸作為參考線。當(dāng)這條軸往前傾斜時,車身內(nèi)的內(nèi)置電動馬達(dá)會產(chǎn)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(chǎn)生讓車輛前進(jìn)的加速度,相反的,當(dāng)陀螺儀發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说闹匦耐髢A時,也會產(chǎn)生向后的力量達(dá)到平衡效果。因此,駕駛?cè)酥灰淖冏约荷眢w的角度往前或往后傾,兩輪電動平衡車就會根據(jù)傾斜的方向前進(jìn)或后退,而速度則與駕駛?cè)松眢w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(yùn)作的電力,車上的人就不用擔(dān)心有傾倒跌落的可能,這與一般需要靠駕駛?cè)俗约哼M(jìn)行平衡的滑板車等交通工具完全不同。

相關(guān)資料

駕駛方法

類似人體自身的平衡系統(tǒng),當(dāng)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(zhuǎn)向由把手握及伸縮桿來實(shí)現(xiàn),擺動把手握會連帶著伸縮桿使車輛左右兩個車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差(例如伸縮桿向左擺動時,右輪的轉(zhuǎn)速會比左輪快),達(dá)到轉(zhuǎn)向的效果。

在騎行時,將方向操縱桿指向需要前進(jìn)的方向,車體將會朝著指向的方向行駛。當(dāng)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(dāng)轉(zhuǎn)方向操縱桿時,系統(tǒng)會相應(yīng)地控制左右兩邊的速度差,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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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