解讀分析電動平衡車原理

        近來年，路上出現好多種形形色色的電動平衡車，有獨輪型的，也有兩輪型的，還有滑板車型的，已經成為一條城市風景線。并且越來越多的電影、電視劇和娛樂節目里都開始出現電動平衡車。想必很多人都對電動平衡車非常好奇。下面有賽億技術員為大家詳細介紹電動平衡車原理。

　　電動平衡車主控芯片大多數是使用ST(意法半導體)的一款32位單片機——STM32F103系列，具體如下：

　　STM32F103系列

　　品牌：ST(意法半導體)

　　型號：STM32F103C8、STM32F103CB、STM32F103R4、STM32F103R6、STM32F103R8、STM32F103RB

　　應用范圍：平衡車、無人機、智能手環、藍牙音響、物聯網家電、消費電子、血糖儀等等。

　　價格：8.5-9元(STM32F103R8)

　　兩輪平衡車的原理如下：

　　1、由于兩輪自平衡電動車的兩輪結構，使得它的重心在上、支點在下，故在非控制狀態(或靜態)下為一不穩定系統。然而，可以利用倒立擺系統的控制原理，通過微處理器的控制使它能夠如倒立擺一樣穩定在一個平衡位置處，并能在保持平衡的狀態下按照使用者的指令要求正常運行。兩輪自平衡電動車實際上是一級直線式倒立擺和旋轉式倒立擺的結合體，它的控制原理與倒立擺系統的基本一致。更形象地說，自平衡電動車的工作原理更像人行走的過程。

　　2、對于人而言，當人體的重心向前傾斜并失去平衡時，人通過自身的感覺器官能夠察覺到自己身體的傾斜(角度)，于是他會做出一個反應——向前邁出一步來防止自己摔倒在地上。如果身體一直前傾，為了保持平衡，人就會一步又一步地往前走。因此，如果將兩個由電機驅動的車輪看成人的雙腿，再加上能夠測量車體相對于水平面傾角大小和速度的傳感器，最后通過微處理器的控制便能夠實現車體自平衡的效果。因而當人站在車上時，只要將身體帶動車體一起往前傾(或后傾)就可以實現電動車載人前進(或后退)，如圖所示:

　　3、兩輪電動平衡車工作原理是系統以姿態傳感器(陀螺儀、加速度計)來監測車身所處的俯仰狀態和狀態變化率,通過高速微控制器計算出適當數據和指令后,驅動電動機產生前進或后退的加速度來達到車體前后平衡的效果。假設我們以站在車上的駕駛人與車輛的總體重心縱軸作為參考線。當這條軸往前傾斜時，車身內的內置電動馬達會產生往前的力量，一方面平衡人與車往前傾倒的扭矩，一方面產生讓車輛前進的加速度，相反的，當陀螺儀發現駕駛人的重心往后傾時，也會產生向后的力量達到平衡效果。因此，駕駛人只要改變自己身體的角度往前或往后傾，兩輪電動平衡車就會根據傾斜的方向前進或后退，而速度則與駕駛人身體傾斜的程度呈正比。原則上，只要正確打開電源且能保持足夠運作的電力，車上的人就不用擔心有傾倒跌落的可能，這與一般需要靠駕駛人自己進行平衡的滑板車等交通工具完全不同。

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