小米平衡车要来了:它是如何工作的?
近年来,交通的拥堵、资本的趋之若鹜、明星的推动,使得电动平衡车大热。看,小米作为价格屠夫,也在凑热闹。4月10日,小米在15日将举行发布会。邀请函上出现了一个指南针图形,暗示将与导航类的产品有关.向媒体发出邀请函
但从邀请函上的纳恩博几个字不难看出,小米此次推出的新品应该为平衡车.
对于国内大众来说,**次开始了解电动平衡车要追溯到2008年奥运会。届时,场馆内的保安会乘坐美国Segway公司提供的电动平衡车作为巡逻时的交通工具。
但当时平衡车这个新宠被贴上了军用和进口的双重光环,让很多人对这个新生事物望而却步,以至于平衡车等产品始终蒙着一层神秘色彩。今天,雷将与您一起探索平衡车背后的科学原理。平衡车爱好者们,你们准备好了吗?
独轮平衡车的工作原理
电动独轮车不倒的原理:
一方面,人们可以调整汽车的重心和方向,车前行的方向发生转变由于惯性就能平衡重力的侧翻力矩。还有重要的一点是高速旋转的轮子具有较大的角动量,角动量能够抵抗外力矩,就好比陀螺不倒一样.在大学物理中把这种现象称为岁差。自传可以将外部力矩的方向旋转90度。这里是轮子把翻车的瞬间变成了转动自行车的瞬间。
利用电机来加强改进平衡:
在此基础上,对自平衡电动独轮车进行了改进,电机驱动的独轮车由陀螺仪和驱动电路控制。你可以通过身体前倾来启动它。速度由身体的倾斜度控制。如果你想加速,你向前倾斜,而如果你想减速,你向后倾斜。
抛开人的主动控制,加速度传感器和角速度传感器(陀螺仪)是独轮车正常运行不可或缺的。
加速度传感器:
加速度传感器可以测量由地球重力或物体运动引起的加速度。只需测量一个方向的加速度值,就可以计算出汽车的倾斜角度。例如,如果使用X轴上的加速度信号,当车辆直立时,固定的加速度计在X轴的水平方向,输出信号是零偏置电压信号。当汽车倾斜时,重力G的加速度会形成一个X轴方向的加速度分量,会引起这个轴的输出信号发生变化。
但在车辆实际行驶过程中,平衡车自身运动产生的加速度会产生较大的干扰信号叠加在上述测量信号上,使得输出信号无法准确反映真实的倾斜角度。因此,直立控制所需的姿态信息不能完全由加速度传感器获得。
角速度传感器:
陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。平衡车上安装有陀螺仪,可以测量汽车倾斜的角速度,通过对角速度信号进行积分可以得到汽车的倾斜角度。
平衡车的核心部件:
说到平衡,就不得不说陀螺仪了。陀螺仪的原理是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的.根据这个原理,人们用它来保持方向,他们做的东西叫陀螺仪。我们骑自行车其实就是用这个原理。轮子转得越快,就越难掉下来,因为车轴有一个保持水平的力。陀螺仪在工作的时候,要给它一个力,使它快速旋转,一般可以达到每分钟几十万转,可以长时间工作。然后通过各种方法读取轴指示的方向,数据信号自动传输到控制系统。
加速度传感器和角速度传感器都不能单独在动态情况下获得准确稳定的姿态,但两者是互补的,即加速度传感器在静态情况下会有更好的效果,陀螺仪在动态情况下会有更好的效果。此时,需要一种算法将两种信号有效融合,从而获得准确的姿态信息。
所以电动独轮车主要通过控制器(智能芯片)、姿态传感器(陀螺仪)、执行器(电机)三部分来实现平衡.在驾驶员倾斜时,姿态传感器输出相应的姿态信息。在控制器检测到该信息后,它命令电机以相应的方向旋转。姿态传感器以一定的频率不断测量汽车的姿态,并将姿态信息输出给控制器。控制器不断调整电机的旋转方向和速度,从而保持动态
与单轮平衡车相比,两个轮子非常大的区别就是多了一个轮子和*纵杆。但它不同于电动自行车、摩托车的车轮前后排列,而是采用两个车轮并排固定的方式,就像一个机器人有两个平行的车轮。两轮自平衡控制系统是两轮并联布置的一种。它和传统的倒立摆一样,是一个天然的不稳定体,必须通过加强有力的控制措施才能稳定下来。由于两轮平衡车具有移动灵活、智能控制、*作简单、节能环保、转弯半径为零等优点,适合在狭窄的空间运行。
两轮平衡车的工作原理和我们自己的平衡系统非常相似。就我们**而言,当重心前倾时,为了保证平衡,我们需要向前移动;当重心后倾的时候,我们需要后退,同样的道理。
当我们驾驶平衡车时,双轮平衡车的工作原理.
这种工作原理叫做动平衡原理,也是汽车平衡的原理。
叫做平衡车的原因;有时也被叫做体感车,这是因为它能感应身体重心的变化,因驾驶者姿态的变化而改变行驶状态;有时也被叫做思维车,这是因为它能够智能感应重心变化、智能调整姿态和运行状态。平衡车利用动态平衡原理,采用第二代运动补偿算法,利用其内部的陀螺仪和加速度传感器,来精确检测车体姿态的微小变化,并利用精密的伺服控制系统,灵敏地驱动电机,进行相应的调整,以保持整个车体的稳定和平衡。
当我们旋转方向*纵杆时,运行系统会相应地控制左右两边的速度差,以此来实现车体的转向。因此在骑行过程中,将方向*纵杆指向您需要前进的方向时,车体将会朝着我们指向的方向行驶。当方向*纵杆处于车体正中间位置时,系统将朝正前方行驶。并且在转向时,如果身体跟随方向*纵杆倾斜的方向倾斜,那么我们将会获得更好的转向体验。
平衡车不仅拥有时尚动感的炫酷外观,在其内部有一个极致精密的智能运行系统,用秀于外,慧于中来形容非常贴切不过了。但也是这样一款产品却一直穿梭在监管的灰色地带,部分地区交管部门已经限制平衡车上路,未来电动平衡车将驶向何方,还很不明朗,而小米的加入能否将平衡车行业带入正轨,一切也还是未知数。