单兵突击车

拼音：dān bīng tū jī chē

 单兵突击车是一种电力代步车，即Segway双轮电动车，也称为“赛格威”车(港译“摄位车”)，具有自我平衡能力，最高时速可达40公里。该车由美国发明家狄恩·卡门领导的团队研制。美国警察最先使用，很顺手。Segway由于不需要用手控制前进、加速和转向，因此可以解放双手操作武器，目前已开始在各国警察部队中得到优先应用。2008年7月2日在中国首次展示，中国武警部队在反恐演练中亮相的单兵突击车，将用于2008年北京奥运会安保反恐。

 简介

单兵突击车无油门、无刹车、无离合，靠身体倾斜等进行操作。单兵突击车具有自我平衡能力，最高时速可达40公里。使用者只要双脚站在由两个轮子支撑的平板上，抓牢类似自行车的手柄，就可以自由移动。该车装有双轮，由陀螺仪操控。该车在操作时不需要刹车装置或者节流杆，当驾驶者身体前倾时，机车前进;当驾驶者身体直立时，机车停止。陀螺仪发现驾驶人的重心后倾或前倾时，就会产生向后或向前的力量达到平衡效果，车上的人不用担心有倾倒跌落的危险。

设计灵感

美国发明家Dean·Kamen的大作。“Segway”起源于英文单字“Segue”，意指“流畅平顺地走”。有人认为它是一种双轮版的单轮车(Unicycle)，有人则认为它是动力滑板车(Stand-up Scooter)的一种，但它是单轴双轮设计，与双轴双轮的传统滑板车有些不同。似乎称其为“电动个人辅助机动装置”(Electric Personal Assistive Mobility Device, EPAMD)更准确些，俗称电动代步车。

Dean Kamen的设计灵感来自人类行走，目的是设计一种电动轮椅，一种健全人骑的轮椅。

单兵突击车的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，无油门、无刹车、无离合，全靠操作者身体倾斜等方式进行操作。

纯电力驱动，主要由车体平台，两只带光电编码器的小型无刷直流电机，左、右车轮和只有在静止状态才起作用的两只保护导向轮组成。两只无刷直流电机安装在车体平台的下面，通过齿轮减速机构分别独立驱动左、右车轮运动，具有尺寸小、操作灵活、节省能源等优点。包括运动控制，控制指令通过安装在踏板上的精密陀螺仪获得，5组陀螺仪每秒采样率高达5000次，电机驱动芯片前端的用来做指令运算的是TMS320C2000 MCU，运用了“动态稳定”的运动学概念。

“动态稳定”(Dynamic Stabilization)，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪(Solid-State Gyroscopes)来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。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，赛格威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，赛格威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，只要赛格威有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大大不同。

以TMS320为控制核心的运动控制器，根据光电编码器和姿态传感器检测到的平台运行的位移和姿态信号，通过一定的控制策略计算出控制量，再经PWM控制及驱动器放大后驱动无刷直流电动机运转，随时调整车体平台的运行速度，从而使车体平台始终保持平衡状态。控制器电路主要由TMS320、电机驱动芯片、电池模块以及外围电路组成。采用微硅陀螺仪和倾角传感器的组合构成姿态传感器来检测车体平台的运行姿态。其中，微硅陀螺仪检测的是平台绕转动轮轴转动的角速率，倾角传感器检测的是平台相对于水平面的倾角。控制板采集来自倾角和角速度传感器的信号并对信号进行调理(消波、整形、偏移)，然后将信号传送到TMS320的ADCIN00和ADCIN01通道中，经过DSP的运算处理(控制算法由电动车系统的数学模型推导而出)，通过DSP的两路PWM将控制信号发出，再经过电机驱动模块驱动电机运转，控制小车保持平衡状态。

使用方法

只要自控能力强，能把这个车想成一个平板，静静的踩上去，并保持重心在身体纵轴的中央，车就能稳稳的立在那儿。当身体重心靠前或靠后时，踏板随之倾斜，根据陀螺仪采集的信号，运算芯片会迅速为电机发出指令，车就随即被驱动，车的行进速度与身体倾斜的程度呈正比。转弯是靠车把实现，虽然造型与自行车几乎一样，但绝不能扭动，否则在双脚反作用力下，车会转向预期的反方向。正确的方法是轻轻向欲转的方向扯动手把，同样还是在利用踏板水平面的倾斜来控制方向。这就意味着，如果身体重心有左右方向的倾斜，也同样能实现转弯。转弯动作依靠两个车轮的转速差达成，当车静止状态时，还能像坦克一样原地转向。

车子的底座装有计算机、陀螺仪和直流电机等核心部件。内置精密陀螺仪在判断车身所处的姿态后，通过计算机发出相应指令，驱动电机取得平衡效果。当驾驶者身体前倾时，陀螺仪将信息发给计算机，电机一方面产生扭矩防止人与车往前倾倒，一方面加速运转提高车速;当驾驶者身体直立时，电机停转，实现刹车;当陀螺仪发现驾驶人的重心后倾时，电机则会产生由后向前的扭矩防止人与车向后倾倒。所以只要驾驶者正确打开电源并保证车子有足够电力，就不必担心摔倒。

“赛格威”车有多个系列，其中I系列在锂电池全充满情况时(充电需8～10个小时)，可达到25～40公里的时速，P系列在镍氢电池全充满情况时(充电需4～6个小时)，可达到10～16公里的时速。在充电设计上设计者也别出心裁，车子可利用下坡时产生的能量自动充电。I系列的车重约48公斤，X系列重54公斤。在美国本土，其价格从5145美元到6175美元不等。到去年底该公司一共卖出了约3万辆。

特点

使用者只要双脚站在由两个轮子支撑的平板上，抓牢类似自行车的手柄，就可以自由移动。

该车装有双轮，由陀螺仪操控。该车在操作时不需要刹车装置或者节流杆，当驾驶者身体前倾时，机车前进;当驾驶者身体直立时，机车停止。陀螺仪发现驾驶人的重心后倾或前倾时，就会产生向后或向前的力量达到平衡效果，车上的人不用担心有倾倒跌落的危险。一般人骑上2分钟就能控制自如了。原则上，只要电池电力充足，就不用担心会摔倒。

平行双轮电动车的行走机构，是一种两轮同轴左右平行布置、独立驱动的结构，其行走机构控制的关键是两轮行走机构在行走过程中的平衡控制。平行双轮电动车行走机构要求具有如下优点：

(1)可以实现零半径转弯，具有极强的灵活性。由于只有两个轮子，因而结构尺寸可以做得较小，转弯时占用的空间也相对较小。这一特点使他适用在狭窄和移动中需经常转弯的空间。

(2)三轮或四轮车辆在爬坡时重心会发生倾斜，因而对坡度有限制。平行双轮电动车在爬坡时上体姿态和走平路时一样，重心不发生倾斜，所以平行双轮电动车可适应更大的爬坡的坡度。

起源

诞生源起，最早是起因于迪恩·卡门的DEKA与美国大型医疗器材生产商娇生(Johnson & Johnson)的子公司独立科技(Independence Technology)所合作开发的一种自动平衡式动力轮椅--iBOT。卡门观察人类走路的姿势特性，领悟到其实人类之所以可以平稳地直立行走，是因为体内灵敏的平衡器官可以精确地判断出身体重心的改变量，透过小脑的即时反应，然后利用腿部的肌肉即时出力来平衡倾倒的态势。所以当人类的身体前倾时，这种不自主的反应会促使人类伸出其中的一只脚往前踩来平衡身体，所以透过这种前倾、往前踏脚、前倾、往前踏脚的动作循环，即构成了“步行”这种动作。因此卡门尝试使用精密的陀螺仪来代替人类的前庭与耳蜗等平衡器官，以电动马达与车轮代替人类的双脚，发展出所谓的“动态稳定”概念，并且由娇生获得这种技术在医疗领域商业销售的专利权，成立独立科技来销售iBOT。

有别于专门提供给残障或老弱人士使用、价位高昂的动力轮椅，卡门进一步想到，如果将一样的理念拿给行动正常的一般人使用未尝不可，于是开始有了诞生概念。1999年7月27日卡门创立了雅克罗责任有限公司(Acros LLC.)，主旨是利用动态稳定技术来开发生产一种高效率、零污染的运输工具，并且开始开发新产品，计划代号叫作“姜”(Ginger)。

历史

2001年2月，新的研发与制造厂在美国新罕布夏州贝福特(Bedford, New Hampshire)破土动工，并且在11月时将公司名称改为摄位车责任有限公司，在这段期间，关于这种跨时代崭新交通概念的消息早已传遍各界，但却鲜少有人知道细节。

2001年12月3日，正式公开了Segway双轮电动车(Segway HT)的原型车，并且声称它是人类史上第一辆能够自主平衡(Self-Balancing)的运输工具。

2002年1月，推出第一辆Segway双轮电动车的预产车。2月15日时，该公司所在地新罕布夏州通过州法案，允许Segway双轮电动车这种电动个人辅助机动装置(EPAMD)能在该州内的路旁人行道上行驶，而透过摄位车公司的到处游说，在2002年底之前，美国共有31个州通过立法，允许EPAMD能在人行道上使用。

第一辆实际量产的产品，一辆序列编号022111000001的Segway HT i167正式出厂，而这辆具有纪念价值的量产警用车，当然很自然地变为狄恩·卡门个人的收藏。如同产品在工业概念上的创新，Segway双轮电动车在销售上也采取很另类的作法，他们选择了美国的网络书店--亚马逊书店(Amazon.com)--作为他们第一个经销商，并且在亚马逊网站上开放前三辆量产随意车的竞标，以便筹措资金设立一个名为“科技启发与确认”(For Inspiration and Recognition of Science and Technology，FIRST)的非营利基金会，鼓励更多人投入创造发明的行列。最后，Segway HT的一号、二号与三号车分别以160.100美元、104.100美元与100.600美元的高价卖出。

2002年4月23日，佐治亚州的亚特兰大市政府向摄位车采购了一批新车，使得该市成为这种新运具的第一个官方使用单位，之后陆续又有许多不同等级的官方单位跟进。

2002年11月18日时，Segway双轮电动车正式在亚马逊网站上进行预购活动，开始实际量产销售给一般的民众。

2003年1月16日，一家法国的私人运输公司凯欧利(Keolis)与Segway公司签署协议，要在法国发展利用Segway双轮电动车便利车作为大众运输工具的计划。除了在法国各地的火车站、机场设置Segway双轮电动车的出租服务点外，也包含了一个名为“氧气站”(Station Oxygène)的创新计划，这个计划预计在全法国各大城市建立一个Segway双轮电动车与其他零污染交通工具的出租网络，让旅客可以用甲地租车乙地还车、只以计时定价的方式租赁适当的交通工具，来降低人员运输在都市地区所造成的空气污染问题，这也是Segway双轮电动车第一次销售到美国之外的其他国家。

该公司的计划已经在2003年中时实现，第戎(Dijon)的市观光办公室是其第一个客户，开始提供到当地游玩的旅客Segway双轮电动车车作为市区游览的工具。除此之外，在巴黎的香榭丽舍大道(Champs-Elysées)、拉德芳斯(La Défense)等行人徒步区内，也可以租到Segway双轮电动车作为徒步之外的另外一种替代。

2003年2月，隶属美国国防部的国防先进研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)与Segway双轮电动车签约，将15架摄位车便利车改装成机器人移动平台(Robotic Mobility Platforms，RMP)，让各相关研究机构作为一种稳定、低廉的机器人系统发展平台。

不久之后，隶属美国海军、位于加州圣地亚哥的空海作战系统司令部(Space and Naval Warfare Systems Command，SPAWAR)也跟进采购了14架RMP，并且配布给各政府与大学研究单位，作为机器人研究计划的载台，是Segway双轮电动车实际应用于军事与科技发展上的衍生案例。

2003年10月29日，Segway与美国大型家庭用品通路商布鲁克史东(Brookstone)达成协议，成为Segway双轮 Segway双轮电动车电动车第一个全国性的实体销售网，期望以实际展示让潜在消费者试期的方式，拯救Segway双轮电动车在上市初期，只透过网络邮购的虚拟销售方式而局限住的推广状态(Segway双轮电动车原本预计新车在开始上市后的头一年之内应可达到5到10万辆的销售，但结果是他们在21个月内只卖出6000辆新车)。

2004年10月11日，Segway发表了一辆名为“半人马号”(Segway Concept Centaur)的四轮版概念车，是第一辆四轮的Segway车。

2004年11月16日，一个名为“时速10英里的美国”(America at 10 m.p.h.)、由爱好者组成的车队以全程骑乘Segway双轮电动车的方式，完成了从西雅图到波士顿、横贯美洲大陆的尝试。

2005年3月1日，Segway车一口气发表了三种新款的衍生车型，其中包括了Segway越野车(Cross-Terrain，XT)与高尔夫球车(Golf Transporter，GT)的特殊用途版本。

安全性讨论

Segway公司在自己的主页上宣称：7月1日，纽约市已经通过立法，允许这种车子在人行道上行驶。但从产品问世以来，也有不同声音。美国国内的一些民间团体对这种车子对路边行人是否安全持不同意见。如美国盲人协会还为禁止这种车子在人行道上行驶进行过游说活动，该协会在自己网站上声称：“这款车对环境而言也许有好处，但行人的安全没有被充分重视，由此造成的伤亡不应是我们为这项发明付出的代价。”

由于“赛格威”没有车闸，这很容易危及驾驶者和行人的安全，因此成为部分国家对它进行种种限制的重要理由。澳大利亚新南威尔士州的道路交通管理部门禁止它在公路和人行道上行驶，瑞典也严禁它上公路和人行道。英国、丹麦、德国、意大利和瑞士也出台了各种限制驾驶的条件。