平衡车站立行走的技术分析

本篇文章926字，读完约2分钟

自从智能设备在中国普及以来，平衡车已经逐渐进入大众的生活。看到这种两轮直立行走车后，很多人都有点怀疑。这家伙是怎么站起来的？两个轮子没掉下来吗？这不安全吗？今天，我要告诉你这辆平衡车是如何保持平衡的。

两轮自行车就是这种情况。自行车就是这样站起来的！它有三点要支持！！！因此，我们可以看到，一个物体至少需要三个支点才能在直立状态下保持平衡。当物体与地面的接触点少于三个且重心不稳定时，它可能在地球重力的作用下向某一方向坠落。当自行车单独站立时，它有三个支点，所以它是一个静平衡体。

让我们解释一下:如果一个物体可以自动调整它的重心并保持物体平衡，它就可以一直保持当前的姿势。这是另一种平衡姿势:动态平衡。两轮平衡车是一种具有两个支点的动平衡体。

我们可以自己做一个实验。通过简单的练习，我们可以把一根直尺竖在指尖，每个人都可以轻松做到，或者至少保持一段时间。但是在这个实验的过程中，你有没有发现这需要两个条件:一是握着棍子的手掌可以动；另一个是眼睛可以观察到木棍的倾斜角度和倾斜趋势(角加速度)。木棒的倾斜角度和趋势被手掌运动抵消，从而保持木棒直立。这两个条件是必不可少的，这实际上是负反馈机制在控制(对于一个反应的结果，在这个机制收到结果之后，它继续促进这个反应，这就是正反馈；反过来抑制这种反应就是负反馈)。世界上没有一个天才的杂技演员能让一根棍子蒙着眼睛直立在他的手指上，因为没有负面的反馈。

平衡车的直立位置也是通过负反馈实现的。但它与上面的直立木棍略有不同。因为平衡车在地面上有两个轮子，车身只会在轮子滚动的方向倾斜。通过内置的精密传感器，如精密陀螺仪、速度传感器和重力传感器，平衡车不断监测车身的姿态和速度变化，并将其反馈给车载计算机。基于运动学和动力学数学模型及其他算法，计算机设计并优化控制车轮转动以确保平衡车的稳定性，控制车轮转动，并抵消倾斜趋势以保持车身直立。正是因为电脑以每秒数万次的频率控制着两个独立的轮子，所以平衡车比竖立在我们手掌上的木棍要稳定和舒适得多。简单地说，内置传感器是平衡车的眼睛，而动力系统是平衡车的手掌。有了这只挑剔的眼睛，以及手掌对重心的持续监控和调整(以毫秒为单位计时)，它当然可以保持稳定的站立姿势。