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日本开发自动保持平衡的电动自行车
【 发布日期:2011-11-14 】 【 作者/来源:admin/管理员 】 【 阅读:1993次 】

 

 5岁小孩都知道,控制自行车的平衡不像看起来那么简单,而工程师更是清楚,没有人骑,让一辆自行车自己平衡就更难了。

  尽管如此,日本的工程师却开发出了一辆能自平衡的电动自行车,也就是说靠发动机控制它能自己站住。他们的最终目标是制造出一辆高性能自行车作为小汽车的一种便利的替代品。

  据发明人称,这种自行车不仅安全、舒适,而且比汽车更加环保。特别是,它还为老年人提供了一种便利的锻炼工具。据称有很多老年人会在骑车时摔倒,所以他们非常需要一种更加安全的自行车。

  在实验中为监测自行车的姿态和稳定性,工程师在其后侧贴上了LED指示灯,然后在后面支起摄像机监控指示灯的位移。自行车上还贴了一个螺旋仪传感器来监控自行车的方向角变化。

  通过这些传感器收集的数据反馈和RTLinux操作系统,研究人员能够实时控制自行车。研究人员说,调整后发动机的加速度和前发动机的转向控制相对简单,因为数据反馈能用一条清晰的物理定义来解释,从而控制系统就能计算出发动机必要的调整量。

  由于自行车的姿态反应是被动的,不可能直接控制。于是就得利用自行车的方向控制来间接控制平衡,这也是为什么自行车难以控制平衡的一个原因。实验直到选择出最优平衡策略使自行车能在直行在滚筒上。其他策略虽然也能稳定自行车的姿态,不过却出现了位置偏差会让自行车偏离轨道。

  得出这些结果的一个关键点在于开发出一个简单的自行车动力学模型,用来修正被广泛研究的更复杂的夏普动力学模型(1971年被R. S.夏普提出)。研究者的简化版本使得他们开发出了一种融合了平衡控制和轨道控制的自行车控制器。实验测试了自行车在直线上行驶的能力,研究人员还表示,将来还会延伸至弯道平衡控制。

  研究小组计划改进模型,以解决道路不规则和轮胎特性的问题,这些在此项研究中并未包含。研究人员说,他们的最终目标是让自行车能在静止状态下自己保持平衡,因为很多摔车事故是在老年人在路口刹车时造成的。  

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