平衡車的原理其實(shí)和滑板車一樣,，滑板車摔倒了自己爬起來(lái),，把車扶起來(lái)繼續(xù)玩，前行轉(zhuǎn)彎都可以。 但是因?yàn)榘踩?，大家要多注意?/p>

　　隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，電動(dòng)車的數(shù)量與日俱增,，平衡車應(yīng)運(yùn)而生,。它現(xiàn)代人用來(lái)作為代步工具、休閑娛樂的一種新型的綠色環(huán)保的產(chǎn)物,。

　　說到平衡車你一定很好奇它為什么不會(huì)倒吧,，現(xiàn)在我們就一起來(lái)聊聊平衡車不倒的秘密。

　　平衡車的平衡主要靠陀螺儀與驅(qū)動(dòng)電路互相配合,，利用陀螺儀（包括加速度傳感器和角速度傳感器）,，電機(jī)啟動(dòng)，身體向前傾斜就可以啟動(dòng)平衡車,，速度則是由身體的傾斜程度來(lái)控制的,，加速則向前傾，減速則向后傾,。

　　陀螺儀是平衡車的核心部件,，其原理是這樣的：「一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí),，是不會(huì)改變的?！雇ㄋ滓稽c(diǎn),，就像我們騎自行車，輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒,，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量,。這就是獨(dú)輪平衡車不會(huì)倒的原理。

　　平衡車車還需要一個(gè)控制器來(lái)傳達(dá)它們陀螺儀,、電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的互動(dòng),，當(dāng)駕駛者傾斜身體時(shí)，陀螺儀會(huì)接受到信息,，這時(shí)候就需要控制器來(lái)告訴電機(jī)驅(qū)動(dòng)該如何做,，向相應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn)?？刂破骶褪切枰煌５卣{(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速,，這樣就能保持我們?cè)隍T行過程中的平穩(wěn)。

　　通過感應(yīng)身體重心的變化來(lái)調(diào)整方向,，身體前傾前進(jìn),，后傾后退，站立保持平穩(wěn),，這就是所謂的「動(dòng)態(tài)平衡」原理,。其實(shí)整個(gè)的感覺有些像我們玩過的踩滾木游戲，我們往前傾的角度越大車速也就越快,，正好可以保持平衡,。

　　當(dāng)然，平衡車內(nèi)部有的不只是上文中提到的那些模塊,，它有一整套的智能運(yùn)行系統(tǒng)配合運(yùn)行,，讓我們?cè)谛旭傔^程中更安全。

　　近年來(lái),，交通的擁堵,、資本的熱逐和明星的推動(dòng)，讓電動(dòng)平衡車熱了起來(lái),。你看,，作為價(jià)格屠夫的小米也來(lái)湊熱鬧。4月10日,，小米向媒體發(fā)布邀請(qǐng)函,，15日將舉行發(fā)布會(huì)。邀請(qǐng)函上出現(xiàn)了一個(gè)指南針圖形,，暗示將與導(dǎo)航類的產(chǎn)品有關(guān),。

　　對(duì)于國(guó)內(nèi)大眾來(lái)說,，初次開始了解電動(dòng)平衡車還要追溯到2008年奧運(yùn)會(huì)。當(dāng)時(shí),，場(chǎng)館里的警衛(wèi)人員都會(huì)騎著由美國(guó) Segway 公司提供的電動(dòng)平衡車,，作為巡邏時(shí)的代步工具。

但是當(dāng)時(shí)平衡車這個(gè)新寵兒被附上“軍用”與“進(jìn)口”雙重光環(huán),，讓許多人對(duì)這個(gè)新事物望而止步,，以至于平衡車這類產(chǎn)品總是蒙上了一層神秘感。今天,，雷鋒網(wǎng)就和大家一起來(lái)探尋平衡車背后的科學(xué)原理,，平衡車愛好者們你們準(zhǔn)備好了么？

　　電動(dòng)獨(dú)輪車不倒的原理：

　　一方面是由于人能夠調(diào)整重心,，調(diào)整車前行的方向,，車前行的方向發(fā)生轉(zhuǎn)變由于慣性就能平衡重力的側(cè)翻力矩。還有重要的一點(diǎn)是高速旋轉(zhuǎn)的輪子具有較大的角動(dòng)量,，角動(dòng)量能夠抵抗外力矩,，就好比陀螺不倒一樣。在大學(xué)物理里,，這種現(xiàn)象叫進(jìn)動(dòng)，自傳體能把外力矩的方向旋轉(zhuǎn)90度,。在這里就是輪子把側(cè)翻力矩變成使自行車轉(zhuǎn)向的力矩,。

　　利用電機(jī)來(lái)加強(qiáng)改進(jìn)平衡：

　　在此基礎(chǔ)上，自平衡電動(dòng)獨(dú)輪車加以改進(jìn),，靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的,，采用陀螺儀與驅(qū)動(dòng)電路控制保持不倒。把身體向前傾斜就可以啟動(dòng),。速度則是由身體的傾斜程度來(lái)控制的,，想要加速則向前傾，減速則向后傾,。

　　拋開人的主動(dòng)操控,，獨(dú)輪平衡車保證正常工作一定離不開加速度傳感器和角速度傳感器（陀螺儀）

　　加速度傳感器：

　　加速度傳感器可以測(cè)量由地球引力作用或者物體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度。只需要測(cè)量其中一個(gè)方向上的加速度值,，就可以計(jì)算出車傾角,。比如使用X 軸向上的加速度信號(hào)，車直立時(shí),，固定加速度器在X軸水平方向,，此時(shí)輸出信號(hào)為零偏電壓信號(hào)。當(dāng)車發(fā)生傾斜時(shí),，重力加速度g 便會(huì)在X 軸方向形成加速度分量,，從而引起該軸輸出信號(hào)的變化,。

　　但在實(shí)際車運(yùn)行過程中，由于平衡車本身的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度會(huì)產(chǎn)生很大的干擾信號(hào)疊加在上述測(cè)量信號(hào)上,，使得輸出信號(hào)無(wú)法準(zhǔn)確反映真正的傾角,。因此對(duì)于直立控制所需要的姿態(tài)信息不能完全由加速度傳感器來(lái)獲得。

角速度傳感器：

　　陀螺儀可以用來(lái)測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)角速度,。平衡車上安裝陀螺儀,，可以測(cè)量車傾斜的角速度，將角速度信號(hào)進(jìn)行積分處理便可以得到車的傾角,。

　　平衡車的核心部件：

　　談到平衡我們就不得不說到陀螺儀,，陀螺儀的原理就是，一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí),，是不會(huì)改變的,。人們根據(jù)這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向,，制造出來(lái)的東西就叫陀螺儀,。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒,，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量,。陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力，使它快速旋轉(zhuǎn)起來(lái),，一般能達(dá)到每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn),，可以工作很長(zhǎng)時(shí)間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向,，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng),。

　　加速度和角速度兩個(gè)傳感器都無(wú)法單獨(dú)獲得動(dòng)態(tài)情況下的準(zhǔn)確，穩(wěn)定的姿態(tài),，但是這兩種傳感器具有互補(bǔ)性,，即加速度傳感器，在靜態(tài)情況下使用效果會(huì)好一些,，陀螺儀在動(dòng)態(tài)情況下使用,，效果會(huì)好一些。此時(shí),，就需要一種算法,，來(lái)將這兩種信號(hào)進(jìn)行有效融合，才能獲取準(zhǔn)確的姿態(tài)信息,。

　　所以電動(dòng)獨(dú)輪平衡車主要通過控制器（智能芯片）,、姿態(tài)傳感器（陀螺儀）、執(zhí)行器（電機(jī)）三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡,。當(dāng)駕駛者傾斜身體時(shí),，姿態(tài)傳感器輸出相應(yīng)姿態(tài)信息,，控制器感知到這個(gè)信息后，命令電機(jī)向相應(yīng)方向旋轉(zhuǎn),，姿態(tài)傳感器按一定頻率不停地測(cè)量車子姿態(tài),，并輸出姿態(tài)息到控制器，控制器不停地調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速,，這樣就保持了一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡,。

　　雙輪平衡車的工作原理

　　與獨(dú)輪平衡車相比，雙輪最大的區(qū)別便是多了一個(gè)輪子和操縱桿,，但它與電動(dòng)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(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,。因?yàn)閮奢喥胶廛嚲哂羞\(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)彎半徑為零等優(yōu)點(diǎn),，所以它適用于在狹小空間內(nèi)運(yùn)行。

雙輪平衡車的工作原理,，非常類似于我們?nèi)梭w自身的平衡系統(tǒng)。就我們的人體而言,，當(dāng)身體重心前傾時(shí),，為了保證平衡，我們需要往前走,；而當(dāng)重心后傾時(shí),，我們需要往后走，其中也是同樣的道理,。

　　當(dāng)我們?cè)隈{駛平衡車的時(shí)候,，平衡車的兩個(gè)輪子就代替了雙腳。與身體的平衡系統(tǒng)非常類似,，當(dāng)我們的重心前傾時(shí),，智能系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)感應(yīng)到，并精確地驅(qū)動(dòng)輪子向前運(yùn)動(dòng),，以保持平衡,；同樣地,，當(dāng)我們身體的重心后傾時(shí)，輪子就會(huì)向后運(yùn)動(dòng),。

　　這套工作原理被稱為“動(dòng)態(tài)平衡”原理,，這也是平衡車被叫做“平衡車”的原因；有時(shí)也被叫做“體感車”,，這是因?yàn)樗芨袘?yīng)身體重心的變化,，因駕駛者姿態(tài)的變化而改變行駛狀態(tài)；有時(shí)也被叫做“思維車”,，這是因?yàn)樗軌蛑悄芨袘?yīng)重心變化,、智能調(diào)整姿態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。

　　平衡車?yán)谩皠?dòng)態(tài)平衡”原理,，采用第二代運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法,，利用其內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來(lái)精確檢測(cè)車體姿態(tài)的微小變化,，并利用精密的伺服控制系統(tǒng),，靈敏地驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,，以保持整個(gè)車體的穩(wěn)定和平衡,。

　　當(dāng)我們旋轉(zhuǎn)方向操縱桿時(shí)，運(yùn)行系統(tǒng)會(huì)相應(yīng)地控制左右兩邊的速度差,，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向,。因此在騎行過程中，將方向操縱桿指向您需要前進(jìn)的方向時(shí),，車體將會(huì)朝著我們指向的方向行駛,。當(dāng)方向操縱桿處于車體正中間位置時(shí)，系統(tǒng)將朝正前方行駛,。并且在轉(zhuǎn)向時(shí),，如果身體跟隨方向操縱桿傾斜的方向傾斜，那么我們將會(huì)獲得更好的轉(zhuǎn)向體驗(yàn),。

　　平衡車不僅擁有時(shí)尚動(dòng)感的炫酷外觀,，在其內(nèi)部有一個(gè)極致精密的智能運(yùn)行系統(tǒng)，用“秀于外,，慧于中”來(lái)形容最貼切不過了,。但也是這樣一款產(chǎn)品卻一直穿梭在監(jiān)管的灰色地帶，部分地區(qū)交管部門已經(jīng)限制平衡車上路,，未來(lái)電動(dòng)平衡車將駛向何方,，還很不明朗，而小米的加入能否將平衡車行業(yè)帶入正軌，一切也還是未知數(shù),。