平衡車的原理其實和滑板車一樣,，滑板車摔倒了自己爬起來，把車扶起來繼續(xù)玩,，前行轉(zhuǎn)彎都可以,。 但是因為安全性,，大家要多注意。

　　隨著人們環(huán)保意識的加強,，電動車的數(shù)量與日俱增,，平衡車應(yīng)運而生。它現(xiàn)代人用來作為代步工具,、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倒吧,，現(xiàn)在我們就一起來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）,，電機啟動，身體向前傾斜就可以啟動平衡車,，速度則是由身體的傾斜程度來控制的,，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：「一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的,。」通俗一點,，就像我們騎自行車,，輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量,。這就是獨輪平衡車不會倒的原理,。

　　平衡車車還需要一個控制器來傳達它們陀螺儀、電機驅(qū)動之間的互動,，當駕駛者傾斜身體時,，陀螺儀會接受到信息，這時候就需要控制器來告訴電機驅(qū)動該如何做,，向相應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn),。控制器就是需要不停地調(diào)整電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速,，這樣就能保持我們在騎行過程中的平穩(wěn),。

　　通過感應(yīng)身體重心的變化來調(diào)整方向，身體前傾前進,，后傾后退,，站立保持平穩(wěn)，這就是所謂的「動態(tài)平衡」原理,。其實整個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行系統(tǒng)配合運行,，讓我們在行駛過程中更安全,。

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

　　對于國內(nèi)大眾來說,，初次開始了解電動平衡車還要追溯到2008年奧運會,。當時，場館里的警衛(wèi)人員都會騎著由美國 Segway 公司提供的電動平衡車,，作為巡邏時的代步工具,。

但是當時平衡車這個新寵兒被附上“軍用”與“進口”雙重光環(huán)，讓許多人對這個新事物望而止步,，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)就和大家一起來探尋平衡車背后的科學(xué)原理,，平衡車愛好者們你們準備好了么,？

　　電動獨輪車不倒的原理：

　　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,。還有重要的一點是高速旋轉(zhuǎn)的輪子具有較大的角動量，角動量能夠抵抗外力矩,，就好比陀螺不倒一樣,。在大學(xué)物理里，這種現(xiàn)象叫進動,，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。

　　利用電機來加強改進平衡：

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

　　拋開人的主動操控,，獨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量由地球引力作用或者物體運動所產(chǎn)生的加速度。只需要測量其中一個方向上的加速度值,，就可以計算出車傾角,。比如使用X 軸向上的加速度信號，車直立時,，固定加速度器在X軸水平方向,，此時輸出信號為零偏電壓信號。當車發(fā)生傾斜時,，重力加速度g 便會在X 軸方向形成加速度分量,，從而引起該軸輸出信號的變化。

　　但在實際車運行過程中,，由于平衡車本身的運動所產(chǎn)生的加速度會產(chǎn)生很大的干擾信號疊加在上述測量信號上,，使得輸出信號無法準確反映真正的傾角。因此對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獲得,。

角速度傳感器：

　　陀螺儀可以用來測量物體的旋轉(zhuǎn)角速度,。平衡車上安裝陀螺儀，可以測量車傾斜的角速度,，將角速度信號進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,，一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的,。人們根據(jù)這個道理,，用它來保持方向，制造出來的東西就叫陀螺儀,。我們騎自行車其實也是利用了這個原理,。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量,。陀螺儀在工作時要給它一個力,，使它快速旋轉(zhuǎn)起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn),，可以工作很長時間,。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng),。

　　加速度和角速度兩個傳感器都無法單獨獲得動態(tài)情況下的準確,，穩(wěn)定的姿態(tài)，但是這兩種傳感器具有互補性,，即加速度傳感器,，在靜態(tài)情況下使用效果會好一些,，陀螺儀在動態(tài)情況下使用，效果會好一些,。此時,，就需要一種算法，來將這兩種信號進行有效融合,，才能獲取準確的姿態(tài)信息,。

　　所以電動獨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）三部分來實現(xiàn)平衡,。當駕駛者傾斜身體時，姿態(tài)傳感器輸出相應(yīng)姿態(tài)信息,，控制器感知到這個信息后,，命令電機向相應(yīng)方向旋轉(zhuǎn)，姿態(tài)傳感器按一定頻率不停地測量車子姿態(tài),，并輸出姿態(tài)息到控制器,，控制器不停地調(diào)整電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，這樣就保持了一個動態(tài)的平衡,。

　　雙輪平衡車的工作原理

　　與獨輪平衡車相比,，雙輪最大的區(qū)別便是多了一個輪子和操縱桿，但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,。因為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(zhuǎn)彎半徑為零等優(yōu)點,，所以它適用于在狹小空間內(nèi)運行,。

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,，當身體重心前傾時，為了保證平衡，我們需要往前走,；而當重心后傾時,，我們需要往后走，其中也是同樣的道理,。

　　當我們在駕駛平衡車的時候,，平衡車的兩個輪子就代替了雙腳。與身體的平衡系統(tǒng)非常類似,，當我們的重心前傾時,，智能系統(tǒng)就會自動感應(yīng)到，并精確地驅(qū)動輪子向前運動,，以保持平衡,；同樣地，當我們身體的重心后傾時,，輪子就會向后運動,。

　　這套工作原理被稱為“動態(tài)平衡”原理，這也是平衡車被叫做“平衡車”的原因,；有時也被叫做“體感車”,，這是因為它能感應(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),；有時也被叫做“思維車”,，這是因為它能夠智能感應(yīng)重心變化、智能調(diào)整姿態(tài)和運行狀態(tài),。

　　平衡車利用“動態(tài)平衡”原理,，采用第二代運動補償算法，利用其內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器,，來精確檢測車體姿態(tài)的微小變化,，并利用精密的伺服控制系統(tǒng),，靈敏地驅(qū)動電機,，進行相應(yīng)的調(diào)整，以保持整個車體的穩(wěn)定和平衡,。

　　當我們旋轉(zhuǎn)方向操縱桿時,，運行系統(tǒng)會相應(yīng)地控制左右兩邊的速度差，以此來實現(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的方向時，車體將會朝著我們指向的方向行駛,。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。并且在轉(zhuǎn)向時，如果身體跟隨方向操縱桿傾斜的方向傾斜,，那么我們將會獲得更好的轉(zhuǎn)向體驗,。

　　平衡車不僅擁有時尚動感的炫酷外觀，在其內(nèi)部有一個極致精密的智能運行系統(tǒng),，用“秀于外,，慧于中”來形容最貼切不過了。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,，未來電動平衡車將駛向何方，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)。