运用机械设计知识改良双轮自平衡车

newdim

    随着时代的发展，机器人的进步是时代的进步，有一种类似于机器人的机械想必大家一定不陌生，那就是2008年我国奥运会使用过的两轮自平衡车，它是动态平衡机器人的一种，到现在两轮平衡车已经发展的相对比较成熟。
    在国家节能、降耗、环保、低碳、经济的方针政策下，两轮平衡车进行了资源整合、技术升级，在原来的两轮单轴式自平衡的基础上采取两轴双轮可折叠设计，两轮自平衡车具有运动灵活、智能控制、操作简单、驾驶姿势多样、节省能源、绿色环保、转弯半径为0等优点。适用于在狭小空间内运行，能够在大型购物中心、国际性会议或展览场所、体育场馆、办公大楼、大型公园及广场、生态旅游风景区、大学校园、城市中的生活住宅小区等各种室内或室外场合中作为人们的中、短距离代步工具。也是集娱乐、代步、炫酷为一体的，主打形象是汽车伴侣解决停车后几公里内的代步问题。
    来自山东德州大学的学生利用机械理论知识，把市面上的双轮单轴式改为双轴式，采用左右轮分别安装一个低功率的无刷直流电动机的方式，从而省去了差速机构，由中央处理器直接控制两轮的转速，实现差速功能。这样提升了平衡车的电子化，提高了控制的精确性。同时车把、车座也可以按照使用者的意图自由升降，既能站着驾驶又能坐着驾驶，这样可以解决传统站立式带来的驾驶疲劳。
    双轮自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，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。假设我们以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线。当这条轴往前倾斜时，平衡车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反的，当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时，也会产生向后的力量达到平衡效果。因此，驾驶人只要改变自己身体的角度往前或往后倾，就会根据倾斜的方向前进或后退，而速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。
    他们改良后的双轮自平衡车具有以下特点：①电力驱动，节能环保。当前的代步工具的发展趋势是向着小型化，环保节能的方向发展。而随着石油能源的日益枯竭，如何有效的利用电力资源开发下一代主流代步工具成为了大家所关注的核心。电动车无疑将成为未来代步工具的主流，而两轮自平衡车进一步为未来代步工具指明了方向。②智能动态稳定系统使用户上手快，操作简单化。③车身应用多种轻型材料，减轻车身自重，更省电，使驾驶更轻便。④折叠式设计便于停放与携带，占用空间小。⑤应用双电动机驱动分别装在两侧车轮轮毂上，是车体能空出更大的空间安装电池，增加续航里程。⑥安全的刹车系统。对与刹车的控制，一方面受芯片控制，芯片快速给出足够的反馈力矩使之刹车；另一方面人体的重心的改变也有辅助刹车的效果。⑦转弯半径为零，可以在狭小的空间内自由穿行。
    他们在设计双轮自平衡车时，会用到3DSource工业云的资源，能帮助他们减轻工作量，辅助设计，提高设计品质，3DSource工业云里的资源现在全免费供大家使用。