自行车平衡原理 无人自行车平衡原理

1、无论是人骑行的情况，还是无人状态下的自行车，对平衡保持最为关键的就是车把的转角。车把的转动会导致行驶轨迹曲率半径发生改变，由离心力的作用自动扶正车体。举个简单例子，如果大家留意一下，在直线行驶时，当你发现自行车有想左倾倒的趋势时，你会自动向左转动车把，这时车瞬间向左做圆周运动（曲率半径很大，不易察觉），此时车体由于惯性会向右摆。而后车体重心投影又落回两轮接地点的连线之上，这次平衡算是基本恢复了。

2、再说说无人状态下自行车自动平衡的原理。首先从运动学和动力学角度看，自行车算的上是个复杂的系统，各部分的运动牵连关系比较复杂，两轮对地面又有非完整约束（Nonholonomic constraints，在不考虑轮胎打滑的时候）。在这种前提下并不做简化时，无法写出拉格朗日方程的显式形式，自然对平衡恢复力矩的分析也较为复杂。第一个回答者提到的《科学》中的论文就讨论的这样一件事。他们在尽可能保证模型精确的情况下，在理论上分析了可能影响平衡的各种因素，最终得出之前说的车把转动的影响是主导。另一方面，一些实验也证明了其他因素是可以忽略的。