初識(shí)電動(dòng)平衡車(chē)

電動(dòng)平衡車(chē),又叫智能平衡車(chē)、體感車(chē)、思維車(chē)、攝位車(chē)等,其運(yùn)作原理主要是建立在一種被稱(chēng)為"動(dòng)態(tài)穩(wěn)定"的基本原理上,也就是車(chē)輛本身的自動(dòng)平衡能力。以內(nèi)置的精密固態(tài)陀螺儀來(lái)判斷車(chē)身所處的姿勢(shì)狀態(tài),透過(guò)精密且高速的中央微處理器計(jì)算出適當(dāng)?shù)闹噶詈,?qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)做到平衡的效果。

電動(dòng)平衡車(chē)系統(tǒng)組成

電動(dòng)平衡車(chē)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(dòng)模塊、速度檢測(cè)模塊及調(diào)試輔助模塊。每個(gè)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(jì)系統(tǒng)包括:

第一是雙輪平衡車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由兩輪自平衡小車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)搭建工作平臺(tái)、承載硬件電路、其中包括車(chē)身上支架、下平臺(tái)等;

第二硬件電路設(shè)計(jì),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(dòng)控制裝置等;

第四是雙輪平衡車(chē)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試控制,按既定要求寫(xiě)出控制程序,解決運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下如何保持車(chē)體系統(tǒng)平衡的問(wèn)題。

電動(dòng)平衡車(chē)特色

1.電力驅(qū)動(dòng),噪音。

電動(dòng)平衡車(chē)采用鋰電池組作為動(dòng)力來(lái)源,實(shí)現(xiàn)了碳的零排放,并采用了動(dòng)力轉(zhuǎn)換技術(shù),能夠在下坡行駛的過(guò)程中自動(dòng)為鋰電池組進(jìn)行充電,使電能與動(dòng)能可以循環(huán)利用,同時(shí)由于改良了電機(jī)性能,所以電動(dòng)平衡車(chē)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(dòng)平衡車(chē)整車(chē)重量在15公斤左右,同時(shí)車(chē)體配有提拉桿,便于搬運(yùn)攜帶。

3.站立式駕駛

電動(dòng)平衡車(chē)采用站立式駕駛方式,通過(guò)身體重心和操控桿控制車(chē)體運(yùn)行。同時(shí)可以使用配件中的短把手,用小腿控制車(chē)體運(yùn)動(dòng),解放雙手 。

平衡車(chē)功能

代步出行,代步是電動(dòng)平衡車(chē)以及同類(lèi)型產(chǎn)品具有的物理特性,時(shí)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(dòng)視頻,電動(dòng)平衡車(chē)可以與手機(jī)、DV、相機(jī)等設(shè)備結(jié)合,利用其自動(dòng)行走功能,成為移動(dòng)拍攝平臺(tái)。

APP應(yīng)用,通過(guò)APP應(yīng)用,電動(dòng)平衡車(chē)可以與手機(jī)互聯(lián),通過(guò)手機(jī)APP,可以實(shí)時(shí)了解體感車(chē)的行駛、售后信息,同時(shí),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(chē)并不是一個(gè)新事物,2001年,Segway產(chǎn)品首次問(wèn)世。當(dāng)時(shí)包括喬布斯在內(nèi)的眾多科技企業(yè)家都盛贊這個(gè)產(chǎn)品或?qū)⒏镄氯藗兊慕煌ǔ鲂蟹绞。但可惜的是,產(chǎn)品因其價(jià)格的高昂和使用場(chǎng)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(jí)市場(chǎng),比如在警衛(wèi)巡邏、景區(qū)游玩等場(chǎng)景下使用。

目前的價(jià)格和使用場(chǎng)景,電動(dòng)平衡車(chē)依舊很難稱(chēng)得上是一款面向全部大眾的產(chǎn)品。產(chǎn)品目前的使用對(duì)象還是偏中產(chǎn)階層,而且這部分人會(huì)有汽車(chē)。當(dāng)汽車(chē)達(dá)到一個(gè)地方后,還需要長(zhǎng)期步行時(shí),就可以借助電動(dòng)平衡車(chē)來(lái)解決步行的速度和體力問(wèn)題。

有一點(diǎn)值得注意,隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)投入電動(dòng)平衡車(chē)領(lǐng)域,有越來(lái)越多的低價(jià)平衡車(chē),價(jià)格也越來(lái)越能讓普通消費(fèi)者所接收。而且電動(dòng)平衡車(chē)作為一種環(huán)保、時(shí)尚、帥氣的代步工具,深受一些年輕人的喜愛(ài)。

平衡車(chē)在交通法規(guī)中還處于很尷尬的境地,國(guó)內(nèi)對(duì)這種車(chē)還沒(méi)有相關(guān)的法律制定出來(lái),而在國(guó)外的話,這種思維車(chē)是被劃歸與"個(gè)人消費(fèi)品"范疇,主要是在人行道上行駛。由于平衡車(chē)沒(méi)有車(chē)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(chē)的安全問(wèn)題所在,平衡車(chē)之所以在發(fā)展那么久之后,還是沒(méi)有得到廣泛使用,安全問(wèn)題是最大阻礙之一。其實(shí)平衡車(chē)的安全問(wèn)題并非產(chǎn)品本身的問(wèn)題,只能說(shuō)平衡車(chē)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(guò)于強(qiáng)求平衡車(chē)的普及,平衡車(chē)帶給人們的駕駛體驗(yàn)真的很神奇,就像能讀懂人類(lèi)的思想似的,這可能也是未來(lái)交通工具的研發(fā)方向吧。至于平衡車(chē)成為玩具車(chē)還是交通工具,就交由時(shí)間來(lái)判決吧!

電動(dòng)平衡車(chē)基礎(chǔ)原理圖解

倒立擺圖示

動(dòng)態(tài)平衡原理圖示

電動(dòng)平衡車(chē)工作原理

兩輪電動(dòng)平衡車(chē)是一種新型的交通工具,它與電動(dòng)自行車(chē)和摩托車(chē)車(chē)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(gè)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(chē)具有運(yùn)動(dòng)靈活、智能控制、操作簡(jiǎn)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(gòu)物中心、國(guó)際性會(huì)議或展覽場(chǎng)所、體育場(chǎng)館、辦公大樓、大型公園及廣場(chǎng)、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(chǎng)合中作為人們的中、短距離代步工具。

兩輪電動(dòng)平衡車(chē)工作原理是系統(tǒng)以姿態(tài)傳感器(陀螺儀、加速度計(jì))來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)身所處的俯仰狀態(tài)和狀態(tài)變化率,通過(guò)高速微控制器計(jì)算出適當(dāng)數(shù)據(jù)和指令后,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生前進(jìn)或后退的加速度來(lái)達(dá)到車(chē)體前后平衡的效果。假設(shè)我們以站在車(chē)上的駕駛?cè)伺c車(chē)輛的總體重心縱軸作為參考線。當(dāng)這條軸往前傾斜時(shí),車(chē)身內(nèi)的內(nèi)置電動(dòng)馬達(dá)會(huì)產(chǎn)生往前的力量,一方面平衡人與車(chē)往前傾倒的扭矩,一方面產(chǎn)生讓車(chē)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(shí),也會(huì)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(dòng)平衡車(chē)就會(huì)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(kāi)電源且能保持足夠運(yùn)作的電力,車(chē)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(chē)等交通工具完全不同。

相關(guān)資料

駕駛方法

類(lèi)似人體自身的平衡系統(tǒng),當(dāng)身體重心前傾時(shí),為了保證平衡,需要往前走,重心后傾時(shí)同理。同時(shí),電動(dòng)平衡車(chē)的轉(zhuǎn)向由把手握及伸縮桿來(lái)實(shí)現(xiàn),擺動(dòng)把手握會(huì)連帶著伸縮桿使車(chē)輛左右兩個(gè)車(chē)輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差(例如伸縮桿向左擺動(dòng)時(shí),右輪的轉(zhuǎn)速會(huì)比左輪快),達(dá)到轉(zhuǎn)向的效果。

在騎行時(shí),將方向操縱桿指向需要前進(jìn)的方向,車(chē)體將會(huì)朝著指向的方向行駛。當(dāng)方向操縱桿處于車(chē)體正中間位置時(shí),系統(tǒng)將朝正前方行駛。當(dāng)轉(zhuǎn)方向操縱桿時(shí),系統(tǒng)會(huì)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(huì)獲得更好的轉(zhuǎn)向體驗(yàn)。

下車(chē)前需要平衡車(chē)靜止,保持平衡狀態(tài)。單腳先下,另一只腳迅速離開(kāi)腳墊。

平衡車(chē)討論熱帖(高手在二姨論壇。

常見(jiàn)平衡車(chē)

獨(dú)輪平衡車(chē)欣賞

兩輪平衡車(chē)欣賞