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安全驾驶才是关键 解读平衡车中的科学

平衡车其实是一个非常有未来感的交通工具,作为一个出生在二十世纪末期的少年——九零后,智享君觉得如果自己在10年前看到平衡车,会觉得那是科幻电影里的道具,但现在所有人对这种东西大概都习以为常了吧,但是当自己第一次玩这个的时候,还是觉得极为新奇。

 因为站在一个普通的滚轮上,稍微有些倾斜没有及时调整的话,基本就会飞出去。这种常识让人产生一种本能反应——只要一站在上面就会本能地不停调整自己的重心,身体会晃动,会弯腰,腿会弯曲,不敢伸直。智享君第一次站在平衡车上就是这种情况,本能或者说二十多年的生活经验让我不敢相信一个两轮平衡车真能随时随刻把人托稳,基本让人怎么动都不会摔出去,因为这实在太违背常识了。

 拿到手体验的是IWALK平衡车,从外观上以及产品规格上来看IWALK与小米的Ninebot并无太多区别。小米作为一直效仿别人的公司,这次在平衡车上成了众多人效仿的对象。

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IWALK的组装很简单,就只需将脚控插入插口,然后用扳手拧紧两个螺丝。

 

一般来说几分钟就能适应平衡车,双腿也敢伸直了,轻轻垫一下脚,平衡车立刻就能带你到你想去的位置,极为灵活。但那种违背常识的体验还是挺令人惊讶,作为一个第一次使用平衡车的人来说,任何一个带有轮子的交通工具都不可能有那种行为,仿佛可以预判,仿佛是轮子自己在采取行动,所以这究竟是怎么一回事呢,小编查了些资料:

 电动平衡车的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上,也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态,通过储存在内部的算法,再经过精密且高速的中央微处理器计算,发出算法所计算出的指令后,驱动马达来做到平衡的效果。(摘自维基百科)

 这里面首先提到了“动态稳定”,相信大多数人凭字面就能大概知道是什么意思,就是受到扰动之后还能恢复到一种稳定平衡的状态。然后说一下“陀螺仪”,陀螺仪是平衡车之所以能保持平衡的最主要因素,英文的维基百科里面也说Segway PT是借助于能运行专利软件的计算机,2个倾斜传感器,5个陀螺仪保持平衡的。陀螺仪其实就是一种用来感测和维持方向的装置,现在广泛应用于手机或平衡车上的陀螺仪是微电子的,其实跟陀螺本身已经没什么关系了,最早的陀螺仪才是这种由刚体转子构成的机械陀螺仪,高速旋转的陀螺在没有外力作用下,在惯性空间的指向是保持稳定不变的,转动惯量和角速度的乘积也不变,如果有一个力矩作用于旋转轴,陀螺的旋转轴并不沿着外力方向运动,而是沿着垂直于力矩同时也垂直于角速度的方向运动。这些属性都是因为高速旋转的陀螺要符合角动量守恒定律。这样的属性使得,最初的机械陀螺仪可以被用来感测和维持方向。

 好了,关于物理方面的知识不多说了,只是介绍一下最初的陀螺仪的工作原理,这种工作原理的刚体转子陀螺仪如今还有应用,但并不被广泛地商用,比如在2011年证实了广义相对论的重力场弯曲效应的4台陀螺仪,它们被航天器带到太空,围绕地球飞行了17个月,现在普遍商用的、平衡车上的陀螺仪是电子的,叫MEMS(微电子机械)陀螺仪,有时又根据其工作原理叫做振动陀螺仪,主要就是利用振动来诱导和探测科里奥利力,然后测量电容,从而计算出角速度,已经跟陀螺毫无关系。但它们的目的是一样的,就是用来感测位置(角度和速度)的变化。现在的两轮平衡车普遍采用的是惯性测量组合元件(IMU),就是由多轴的MEMS陀螺仪和加速度计组成,从而达到输出拥有六自由度。

 所以通过惯性测量组合元件(IMU)测得的各种数据如,加速度、角速度都被通过中央微处理器所计算,然后根据计算结果发出指令驱动马达来达到平衡的效果。六个自由度上的变化,——即x,y,z轴上的移动和转动,都会被很灵敏的感测到,然后随时发出指令驱动马达进行平衡。

 车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能,这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。(摘自维基百科)

 

智享君和同事随后就到了楼下进行了试用,首先要表明的是,平衡车现在已经不允许作为交通工具在道路上使用,所以如果你想把平衡车作为交通工具使用可能就违规了,比如上下班从家骑到单位。不讨论这项规定本身,平衡车确实因为自身的特性,比其他的交通工具,如自行车,汽车,要难以把控一些,在我们的测试中也是,在一些自行车和汽车能轻松胜任的地方,平衡车对于使用者提出了比较高的要求。

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(hard模式1)

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(hard模式2)

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在过坎的时候,也容易瞬间失去平衡,虽然平衡车能立刻找回来,可身体会做出应激的反应,从实际试用中感觉,其实速度稍微快一点过坎比速度慢更加容易一些。

 

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IWALK转动起来也极为平稳自然,使用感觉良好,但注意,原地转的时候速度不能过快,不然容易失去平衡。

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速度越快,制动距离也就越大。所以为了安全起见,速度别太快。制动的方式很简单:前进的时候向后仰,后退的时候向前。这些在实际试用时,你能凭借身体反应立刻自然掌握。

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下坡时正常,但是上坡时,如果初始速度过慢,可能上不去。另外,处于安全的考虑,千万别在有点陡的坡使用平衡车。最好在15°之内的坡使用平衡车。

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此外IWALK重量约13千克,对于一些人可能有些略重,通过IWALK的APP可以用手机操纵,但是使用起来不是特别那么容易,方向不容易控制。

根据最新的政策法规,平衡车在公路上已经没有了“路权”,这意味着如果在公路上出现任何交通事故,使用平衡车都将承担全部法律责任。技术的革新,为人类带来了方便,但最要的仍是安全,小米九号平衡车买车“送保险”的政策告诉我们平衡车存在意外和一定的不安全性。在这种情况下,请仅在封闭道路上驾驶平衡车,并佩戴安全护具。

 

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