解读分析电动平衡车原理

        近来年，路上出现好多种形形色色的电动平衡车，有独轮型的，也有两轮型的，还有滑板车型的，已经成为一条城市风景线。并且越来越多的电影、电视剧和娱乐节目里都开始出现电动平衡车。想必很多人都对电动平衡车非常好奇。下面有赛亿技术员为大家详细介绍电动平衡车原理。

　　电动平衡车主控芯片大多数是使用ST(意法半导体)的一款32位单片机——STM32F103系列，具体如下：

　　STM32F103系列

　　品牌：ST(意法半导体)

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

　　应用范围：平衡车、无人机、智能手环、蓝牙音响、物联网家电、消费电子、血糖仪等等。

　　价格：8.5-9元(STM32F103R8)

　　两轮平衡车的原理如下：

　　1、由于两轮自平衡电动车的两轮结构，使得它的重心在上、支点在下，故在非控制状态(或静态)下为一不稳定系统。然而，可以利用倒立摆系统的控制原理，通过微处理器的控制使它能够如倒立摆一样稳定在一个平衡位置处，并能在保持平衡的状态下按照使用者的指令要求正常运行。两轮自平衡电动车实际上是一级直线式倒立摆和旋转式倒立摆的结合体，它的控制原理与倒立摆系统的基本一致。更形象地说，自平衡电动车的工作原理更像人行走的过程。

　　2、对于人而言，当人体的重心向前倾斜并失去平衡时，人通过自身的感觉器官能够察觉到自己身体的倾斜(角度)，于是他会做出一个反应——向前迈出一步来防止自己摔倒在地上。如果身体一直前倾，为了保持平衡，人就会一步又一步地往前走。因此，如果将两个由电机驱动的车轮看成人的双腿，再加上能够测量车体相对于水平面倾角大小和速度的传感器，最后通过微处理器的控制便能够实现车体自平衡的效果。因而当人站在车上时，只要将身体带动车体一起往前倾(或后倾)就可以实现电动车载人前进(或后退)，如图所示:

　　3、两轮电动平衡车工作原理是系统以姿态传感器(陀螺仪、加速度计)来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率,通过高速微控制器计算出适当数据和指令后,驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果。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，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，两轮电动平衡车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。原则上，只要正确打开电源且能保持足够运作的电力，车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能，这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具完全不同。

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