電動平衡車:體感車、思維車、攝位車-中文百科頻道

技術原理

運作原理主要是建立在一種被稱為“動态穩定”（DynamicStabilization）的基本原理上，也就是車輛本身的自動平衡能力。以内置的精密固态陀螺儀（Solid-StateGyroscopes）來判斷車身所處的姿勢狀态，透過精密且高速的中央微處理器計算出适當的指令後，驅動馬達來做到平衡的效果。

電動平衡車系統常采用有刷直流電機或無刷直流電機，有刷電機特點是起動快、制動靈敏、可大範圍裡平滑調速、控制電路簡單，适用于一般的動力設備，可連續工作5000小時，常規壽命兩到三年，但連續工作1000小時，需更換碳刷；無刷電機是電機和驅動器的整體，不用更換電刷，屬機電一體化設備，可連續運行20000小時常規壽命七到十年，數字變頻控制調速更容易，耗電量是有刷電機的三分之一，但造價高對控制精度的要求比較高，适用于對速度控制要求比較高的設備中。

在電動平衡車系統中，要獲取加速度和角速度信息，加速度傳感器能将人體運動中産生加速度轉換為信号進行有效的處理，從而判斷出人體做出的動作；陀螺儀可将電動平衡車的旋轉角速度轉換為信号，旋轉角速度積分處理對應着平衡車傾斜角度，從而可控制電動平衡車的平衡。

發展現狀與前景

現狀

早在1985年，日本的山藤一雄教授就提出了兩輪電動平衡小車的模型。隻不過當時，他提出的兩輪電動小車模型隻能做直線運動。

21世紀初，随着各個國家對兩輪電動平衡小車的不斷研究，該項目已成為全球機器人控制技術的研究熱點之一。在這方面做的好的主要有美國、日本、瑞士和法國。

2001年美國著名科學家迪恩卡門（DeanKamen）發明了一種方便快捷的新型交通工具——兩輪電動平衡車“賽格威”。

在這之後，賽格威還受到了美國軍隊的青睐，它開始由民用走向軍用。

2002年，瑞士聯邦工業大學的富力克斯研究出了可以用遙控器遙控的兩輪自平衡機器人喬伊，它的速度最快可達到1.5m/s，在我們後期的項目制作中，也采用了此遙控技術，進行遠程控制，空曠地帶，最遠可以遙控到50米。

2003，美國的安德森等人研究出了非凡的兩輪電動平衡車，不僅能在平坦的公路上行走，而且可以适應崎岖的山路，該項發明于2003年5月被美國太空總署評為季度最佳機器人。

2005年，日本的村田發布了“村田頑童”自行車機器人，這次有了一個質的飛躍，由于它的技術突破，2006年被美國《時代周刊》評為年度最佳發明之一。同時受到了全世界的高度關注。本項目中用到的陀螺儀就是日本村田的ENC-03MB。

國内關于兩輪電動平衡小車的研究處于起步階段，主要有清華大學、西北工業大學、湖南大學、樂山師範學院等各大院校。目前清華大學主導的全國大學生智能車競賽就是基于兩輪電動平衡車的研究，該項目得到了飛思卡爾半導體、國家教育部等的大力支持。

2018年9月28日，北京市通過使用電動平衡車、滑闆車等器械作為代步工具上路的情況将面臨扣留器械，并處以200元罰款的處罰決定。

2020年，疫情影響下，綠色健康的“單騎”出行方式再受追捧，電動平衡車需求提升。尤其是歐洲地區，疫情後電動兩輪車、電動滑闆車以及電動平衡車等短距離交通工具的需求量大大增加，拉動電動平衡車的全球出貨量。根據《中國電動平衡車行業發展白皮書（2021 年）》， 2020年全球電動平衡車出貨量達到1032萬台，同比增長23.7%。

面臨問題

1、平衡車整體研發力度不足，産品不夠創新

我國還是一個科技力量、創新意識較為薄弱的國家，平衡車行業由于生産設備較為落後，在平衡車新品研究投入資金不足，研發力度不夠，因此創新能力較低。與西方發達國家相比，我國在平衡車研制方面明顯存在着區别，并且核心技術掌握在國外企業手中。盡管目前我國平衡車市場有很多的國内品牌，但是能夠真正地技術過關、創新發展的品牌并不多。平衡車企業數量衆多，質量參差不齊。

國内的創業者對平衡車進行了重新定位，使體型小巧、便于攜帶的平衡車重新進入大家的視線，平衡車行業也随之興起。很多小工廠，雇傭廉價的勞動力，并以一些廉價的甚至是不合格的零部配件為材料，組裝成質量有問題的平衡車。小本投資的老闆會通過網頁加盟招商招代理，或者通過微商，形成系統的營銷網絡。因此在淘寶、京東上搜索時，會出現大量的低價平衡車以及數以百計的品牌，讓消費者無從下手。

2、我國人們安全意識薄弱，相關法律法規不夠完善

多數人眼裡的自平衡電動車應該是比較具有挑戰性的，怕使用過程中或是上街會有安全問題，所以可以在高校中開展一個安全講座是必要的，這樣可以讓消費者放心選擇租用。标準《道路車輛分類管理與代碼》的滞後導緻新型代步工具技術上歸類不清，其他類型市場需求潛力巨大的輕型電動車也無法獲得上路權。正是這種尴尬地位導緻企業為了獲得上路權，想方設法向電動自行車國家标準靠攏，将許多其他類型的輕型電動車産品冠上“電動自行車”的名稱，魚目混珠。同時交通安全的法律法規不完善，平衡車上路存在大量安全隐患。

3、初期擴展市場比較困難

平衡車進入國内市場缺乏市場基礎，初期擴展市場還是存在很大困難的。一方面是認知，很多人不知道不了解平衡車，它與傳統交通工具有着根本的區别，大家固有思想的轉變以及對于新事物的接受需要很長的一段時間。另一方面就是價格，由于平衡車在前期定位不清，導緻價格昂貴，盡管現在價格有所下降，但相對于自行車和電動車來說還是有點小貴。很多人不願意花費1999元甚至更好的價格去購買一個自己不熟悉的東西。

發展前景

生活是向着智能化，便捷化的方向發展，獨輪自平衡車符合這個趨勢，順應了時代的潮流，有着良好的發展前景。平衡車相對于其他交通工具最獨特的特點是節能環保。如今全球變暖将給地球帶來滅頂之災，而氣溫變暖的罪魁禍首之一，就是工業廢氣的大量排放。交通工具中的汽車尾氣廢氣的排放也是重要原因之一。當今世界的另一個危機就是能源危機，節能環保交通工具取代傳統是必然趨勢，為平衡車的發展提供了廣闊的發展空間。組建相關俱樂部，并不斷壯大智能代步機适用人群，以學生為首要發展人群，進一步拓寬年齡層次，促進智能代步時代的到來。

和素質拓展相關企業進行合作，使用智能代步機創立一個新項目，作為新式健身器材鍛煉平衡性發展警用型設備，在原有基礎上進行合理的優化和設計，更适用于道路交通防治工作的代步。發展廣告刷街業務，告别原有的大型機動車輛配合喇叭等擴音器材的污染擾民式宣傳，主動聯系有相關需求的商家廠家，發展環保時尚營銷。占據飛機場亦或是大型高爾夫球場等市場，不斷挖掘智能代步機的“用武之地”，引領便攜高效生活。因此，應該盡快修訂《道路車輛分類管理與代碼》國家标準并制訂急需标準和完善現有标準，為産業發展鋪平道路。完善相關的交通法規，為平衡車上路提供保障。

特點

兩輪自平衡電動車在設計上主要有以下幾個特點：

綠色環保。電動車采用蓄電池供電，對環境完全無污染，絕對綠色環保，并可以反複充電使用。而且電動機的運行效率高，噪聲低效率高，因此既降低了噪聲污染，也節約了能源。

轉彎半徑很小，基本接近0。這樣就非常适合在小空間範圍内使用。比如：大型商場、羊腸小道、人才市場、車間等。

無刹車系統，由陀螺儀檢測角速度信号，加速度計檢測角度信号，然後融合得到兩輪電動平衡車的精确角度信号，最後傳輸到單片機，讓單片機的PWM模塊控制兩輪電動平衡車的電機正反轉。這樣既避免了能源浪費，又可以避免對刹車片的磨損。傳統汽車還可能出現刹車不靈的時候，這種情況在兩輪電動平衡車上完全不用擔心。

控制極其方便，僅通過身體的前後傾斜就可以改變兩輪電動平衡車的前進後退以及運行速度，比傳統的汽車方便靈活的多。

在現實生活中兩輪電動平衡車已被采用在一些特殊行業，像2008年奧運會期間行駛在北京街頭的“賽格威”。當民警遇到可疑情況時候，就可以非常迅速做出反應，從而有效的提高工作效率。

技術優勢

傳統的交通工具相比較，電動平衡車具有以下技術優勢。

1)純電力驅動，零排放，環保無污染；

2)智能控制，操控靈活，采用倒立擺原理自動平衡，重力感應，穩定性優越；

3)運動靈活，轉向穩定，電動兩輪平衡車具有零轉彎半徑，可在狹窄空間内靈巧運動；

4)體積小，可乘用公共交通工具，不占用空間，制動靈敏，調整人體前後重心即可實現加減速；

5)模塊化結構，易于維修，造型及控制模式新穎，自平衡平台可擴展；

6)駕駛簡單，無需特殊培訓，隻需稍加熟練即可自如控制。

此外，這種看似很簡單的代步工具，對許多領域的技術都有涉及，包括：機械學、微型計算機技術、控制技術、傳感器技術、電機驅動技術、蓄電池及材料技術等，具有廣泛的研究背景、應用價值和産業前景。

駕駛方法

類似人體自身的平衡系統，當身體重心前傾時，為了保證平衡，需要往前走，重心後傾時同理。同時，電動平衡車的轉向由把手握及伸縮杆來實現，擺動把手握會連帶着伸縮杆使車輛左右兩個車輪産生轉速差（例如伸縮杆向左擺動時，右輪的轉速會比左輪快），達到轉向的效果。

車輛的能量來源是一個锂電池組，單次充電可保證20-70km的續航裡程和20km的最高時速。在騎行時，将方向操縱杆指向需要前進的方向，車體将會朝着指向的方向行駛。當方向操縱杆處于車體正中間位置時，系統将朝正前方行駛。當轉方向操縱杆時，系統會相應地控制左右兩邊的速度差，實現轉向，讓身體跟随方向操縱杆傾斜的方向傾斜，将會獲得更好的轉向體驗。

突破性的垂直轉向設計，颠覆傳統的駕馭方式，更符合人體的操作習慣。

常見問題

工商人員告訴記者，目前有關平衡車的投訴主要存在3種情況：一是交貨款後，商家逾期提供或以無車、價格标注錯誤為由拒絕提供商品；二是保修期内出現無法正常啟動、行駛中突然斷電、無法轉彎、車體開裂、車胎破損等質量問題；三是商家對平衡車的材質功能等誇大宣傳，例如把一般材質的車宣傳采用頂級鋁合金材質，把說明書注明的充滿電可行駛20公裡宣傳為可行駛120公裡。

電動平衡車這種新型的電動助力工具存在較大安全隐患。記者搜索發現，不少網友反映，在行駛過程中因平衡車突然停止，導緻身體受慣性驅使摔倒，引起摔傷、脫臼、骨折乃至肋骨斷裂。有交警稱，獨輪的電動平衡車，最快時速可以達到30公裡，但沒有刹車，如果在機動車道行駛，非常容易跟機動車發生碰擦，會給騎車人造成嚴重的傷害，但在便道上行駛，又會嚴重威脅行人安全。

按照《北京市實施〈道路交通安全法〉辦法》相關規定，此類車不得在公共道路上行駛，避免給自身和他人的安全造成不必要的傷害。據悉，上月底交管部門已發出通知，對在市政公共道路上滑行的平衡車罰款10元，還将責令違法人立即改正，不得繼續使用此類滑行工具。

工商部門提醒消費者：

1、選購時要選擇适合自己功能的車型。

2、仔細了解車輛三包規定及售後服務承諾，不要輕信銷售人員的口頭介紹與承諾。

3、使用時要檢查車輛，确保車況正常。

4、在行駛時注意周圍環境，選擇平坦、空曠的場所。