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自行車平衡原理 無人自行車平衡原理

自行車平衡原理 無人自行車平衡原理

1、無論是人騎行的情況,還是無人狀態下的自行車,對平衡保持最為關鍵的就是車把的轉角。車把的轉動會導致行駛軌跡曲率半徑發生改變,由離心力的作用自動扶正車體。舉個簡單例子,如果大傢留意一下,在直線行駛時,當你發現自行車有想左傾倒的趨勢時,你會自動向左轉動車把,這時車瞬間向左做圓周運動(曲率半徑很大,不易察覺),此時車體由於慣性會向右擺。而後車體重心投影又落回兩輪接地點的連線之上,這次平衡算是基本恢復瞭。

2、再說說無人狀態下自行車自動平衡的原理。首先從運動學和動力學角度看,自行車算的上是個復雜的系統,各部分的運動牽連關系比較復雜,兩輪對地面又有非完整約束(Nonholonomic constraints,在不考慮輪胎打滑的時候)。在這種前提下並不做簡化時,無法寫出拉格朗日方程的顯式形式,自然對平衡恢復力矩的分析也較為復雜。第一個回答者提到的《科學》中的論文就討論的這樣一件事。他們在盡可能保證模型精確的情況下,在理論上分析瞭可能影響平衡的各種因素,最終得出之前說的車把轉動的影響是主導。另一方面,一些實驗也證明瞭其他因素是可以忽略的。

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