当我们在驾驶平衡车的时候,平衡车的两个轮子就代替了双脚。与身体的平衡系统非常类似,当我们的重心前倾时,智能系统就会自动感应到,并精确地驱动轮子向前运动,以保持平衡;同样地,当我们身体的重心后倾时,轮子就会向后运动。这套工作原理被称为“动态平衡”原理,这也是平衡车被叫做“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。之前自己做过一个小型的,制作本身其实没什么难度,但是调节PID参数实在是太麻烦。原理很简单,内置陀螺仪和加速度计,通过算法获得倾斜角,感应到向前倾斜了就向前加速,反之向后加速。如果有单片机基础,自己可以搞一个小号的玩玩,只是不能载人了应该玩过用手立杆的游戏吧,就是把一根长杆的一端用手托住,通过移动手指或手掌来使长杆保持直立不倒。这个东西呢,学名叫做倒立摆。跟你好奇的二轮小车很像是不是。同样,二轮小车的原理也是这样,通过底部的电机来控制小车保持直立的角度。具体如何实现呢?首先,我们得了解小车的实时角度,比如说,小车现在向前倾了多少,或者向后倾了多少。这个偏角由角度传感器获得。然后,知道了小车的方向偏角,电机就能纠正了。比如说现在小车向前倾了10度,那么电机就会有一个向前正转的响应,这样的话,小车的底部比上部走得快,倾角就会减小,最终回到直立状态。如果小车是向后倾,同样的原理,电机也会有相应的响应,最终使小车保持直立状态。
平衡车涉及到知识有单片机,自动控制原理,模数电等。下面我先讲原理,大约初中物理水平吧。楼上有大侠提到倒立摆了,是的,平衡车和倒立摆模型一样。如果倒立摆模型不清楚可以想象人。八戒踩到西瓜皮的时候会摔倒,因为脚突然加速,而头因为惯性移动速度还没有跟上,这样人就前爬或后仰了。呃,说完了人为什么会摔倒,再说为什么平衡车不会摔倒。当车子向前倾斜时,给车轮一个向前的加速度,车子就又直立状态了。车子后仰时,给车子一个向后的加速度,车子就直立了。这是平衡车不倒的基本原理。接下来是详细原理。至于怎么决定加速度给多大,就需要计算了。这个算法一般用PID算法。算法的输入是车子的倾斜的角度和角速度。输出可以理解为电机转速。至于PID算法的原理,有兴趣的可以去看自动控制原理。角度和角速度是用陀螺仪和加速度测量出来。单片机控制传感器测量角度角速度,利用PID算法计算出电机转速,通过电机驱动来驱动电机旋转。
当然了,这样只能保证车子不倒。真正做起来还要加上码盘来控制速度,控制位置,还需要电流电压保护等等。
一开始玩身体一点要站直,不要因为担心会摔倒而弓着身子。 身体重心向左车左转,重心向右车右转。前倾加速向前,向后倾车减速停车。重心在车中心车不动。轮子大的车容易上手,轮子小的车太贼。控制车子相后退比较不好掌握。玩平衡车,没规定一定要站着玩啊,蹲着玩也很爽的。还有脚控控制器。 身体前倾时,前脚掌施加力增大,电脑计算向前;减速时身体后倾,后脚掌施加力增大,电脑计算减速箱开始工作驻停。我感觉车子是根据倾角的大小做出反应,前倾后倾分别代表前进刹车,其内部应该有一个内反馈的部件,当倾角超过一定限度车子反馈反应不会增大,毕竟安全是第一位嘛!