自平衡電動兩輪和獨(dú)輪車由于機(jī)構(gòu)的獨(dú)特性，在靜止?fàn)顟B(tài)下不能實(shí)現(xiàn)平衡，必須采用動態(tài)平衡原理才能實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)動。與兩輪車相比，獨(dú)輪車與地面僅有一個接觸點(diǎn)，動態(tài)不平衡性更明顯，但在實(shí)用性上，獨(dú)輪車的占地面積較小，車體結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動軌跡更靈活易變，可以適應(yīng)更復(fù)雜
自平衡電動兩輪和獨(dú)輪車由于機(jī)構(gòu)的獨(dú)特性，在靜止?fàn)顟B(tài)下不能實(shí)現(xiàn)平衡，必須采用動態(tài)平衡原理才能實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)動。與兩輪車相比，獨(dú)輪車與地面僅有一個接觸點(diǎn)，動態(tài)不平衡性更明顯，但在實(shí)用性上，獨(dú)輪車的占地面積較小，車體結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動軌跡更靈活易變，可以適應(yīng)更復(fù)雜的地面環(huán)境，具備更加廣闊的前景。自平衡載人電動獨(dú)輪車的控制模型來源于獨(dú)輪自平衡機(jī)器人，是一個高階次、多變量、強(qiáng)稿合的非線性系統(tǒng)，同時自平衡載人電動獨(dú)輪車的獨(dú)立運(yùn)動變量的數(shù)目小于系統(tǒng)自由度的數(shù)目，其動力學(xué)方程中存在非完整約束，所以自平衡載人電動獨(dú)輪車也是一個欠驅(qū)動的非完整系統(tǒng)。正因?yàn)榫邆溥@些特殊性，對自平衡電動獨(dú)輪車的研究除了在于解決獨(dú)輪車使用過程中的一些問題以外，其控制策略為衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制、照相機(jī)防抖、火箭發(fā)射中的垂直度控制等實(shí)際系統(tǒng)提供了控制策略的方法論。因此，研究自平衡載人電動獨(dú)輪車控制策略不僅具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值，而且具有重要的理論研究價值。
據(jù)中研研究院《2020-2025年電動獨(dú)輪車行業(yè)并購重組機(jī)會及投融資戰(zhàn)略研究咨詢報告》
2020電動獨(dú)輪車市場投資趨勢及行業(yè)風(fēng)險分析
當(dāng)電動車逐漸取代了之前的自行車后，電動獨(dú)輪車開始取代電動車，以更輕更小更快，成功占領(lǐng)高地。從國內(nèi)市場來看，其實(shí)很多發(fā)達(dá)城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智慧城市，包括智慧交通平臺的搭建。關(guān)于獨(dú)輪車這個新鮮革命性的東西，必定會成為未來的發(fā)展趨勢，時間會改變一切，讓我們拭目以待。
電動獨(dú)輪車作為一種新型環(huán)保的代步工具，宣傳綠行出行、低碳環(huán)保的生活理念。為了進(jìn)一步緩解大氣污染和城市交通擁堵問題，小型化的短途交通工具也吸引著人們的關(guān)注，主要有電動自行車，電動機(jī)車，電動滑板車以及自平衡電動兩輪、獨(dú)輪車。其中，全球第一輛能夠自主平衡的兩輪移動交通工具，車體只有左右兩個驅(qū)動輪。人站上去之后，可以實(shí)現(xiàn)自平衡，駕駛者讓身體前傾或后仰，就能實(shí)現(xiàn)的前進(jìn)、后退，這種車的應(yīng)用場合廣，比如機(jī)場、火車站的警察巡邏。
電動獨(dú)輪車是一種依靠電力驅(qū)動及自我平衡能力控制的代步工具。在社會飛速發(fā)展的今天，交通擁堵在很多大中城市也成了普遍現(xiàn)象，一款時尚、便捷的電動獨(dú)輪車，讓您享受穿梭于鬧市的輕松與快樂以及上下班的快捷。
電動獨(dú)輪車是新一代的節(jié)能、環(huán)保、便攜的代步工具。充電3-4小時，可以行駛15-30千米，短途代步非常方便，可以代替公交和地鐵。電動獨(dú)輪車體形小巧、攜帶方便，可以直接放進(jìn)汽車的后備箱，提到家里或是辦公室。
斯坦福大學(xué)在1987年設(shè)計了這樣一款獨(dú)輪機(jī)器人。機(jī)器人主要由機(jī)器人車架、車輪、水平轉(zhuǎn)子三部分抅成。水平轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，類似于人在騎獨(dú)輪車時腰部軀干和手臂的運(yùn)動，以此保持獨(dú)輪機(jī)器人的平衡。
通過簡化系統(tǒng)動力學(xué)模型，將系統(tǒng)線性化，采用最優(yōu)控制方法實(shí)現(xiàn)了獨(dú)輪機(jī)器人前后的平衡控制，沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左右平衡。后來，麻省理工大學(xué)的人對該模型的控制方法做了進(jìn)一步的研究，推導(dǎo)了獨(dú)輪機(jī)器人的凱恩動力學(xué)方程，在航向角速度較低的情況下，將系統(tǒng)解耦為前后和側(cè)面方向的動力學(xué)方程，并提出了一種改進(jìn)LQG結(jié)構(gòu)的控制方法，電動獨(dú)輪車實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的側(cè)向平衡，并使用控制器減小了偏航運(yùn)動時非線性干摩擦對側(cè)向平衡穩(wěn)定性的影響。但是在航向角速度較大的情況下，獨(dú)輪機(jī)器人的前后和側(cè)向的非線性耦合是不能忽略的，對此他們并沒有進(jìn)一步研究。這也是水平轉(zhuǎn)子獨(dú)輪機(jī)器人存在的缺陷，因?yàn)轳詈闲?yīng)強(qiáng)而導(dǎo)致姿態(tài)平衡控制難度較大。
美國加州大學(xué)在2007年研制了Unibot機(jī)器人。Unibot主要由車架、車輪、垂直轉(zhuǎn)子構(gòu)成。通過車輪的滾動實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前后平衡，通過垂直轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人人的左右平衡。該獨(dú)輪機(jī)器人結(jié)合了輪式倒立擺理論和慣性輪倒立擺理論，對獨(dú)輪機(jī)器人的研發(fā)有很大的啟發(fā)。
韓國釜山大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)從2011年也進(jìn)行了垂直轉(zhuǎn)子獨(dú)輪機(jī)器人的相關(guān)研究。與美國加洲大學(xué)的研究方法一樣，圣山大學(xué)的學(xué)者將系統(tǒng)解耦為前后和左右兩個方向的子系統(tǒng)，控制方法采用PID和滑?？刂扑惴ā２粌H實(shí)現(xiàn)了獨(dú)輪機(jī)器人的姿態(tài)平衡，而且也實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的速度跟蹤。但是研究并沒有涉及獨(dú)輪機(jī)器人的航向控制。
在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的背景下，電動獨(dú)輪車作為一種新型環(huán)保的代步工具，宣傳綠行出行、低碳環(huán)保的生活理念。
更多電動獨(dú)輪車行業(yè)資訊，請關(guān)注中研普華研究院報告《2020-2025年電動獨(dú)輪車行業(yè)并購重組機(jī)會及投融資戰(zhàn)略研究咨詢報告》。
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