让&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;陪你散步
将于明年走出实验室开启样机调试 未来或可应用于物流行业
来源：《北京晚报》2017-12-12&苍产蝉辫;牛伟坤
你能想象无人驾驶的自行车，穿行在大街小巷的场景吗？或许有一天，这将成为现实。&苍产蝉辫;
清华大学自动化系机器人控制实验室正在着手研制的&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;，将于明年走出实验室，开启样机调试，检验其未来走向市场的可行性。
实验室成员将&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;与&濒诲辩耻辞;人类&谤诲辩耻辞;的关系类比为&濒诲辩耻辞;佐罗&谤诲辩耻辞;与&濒诲辩耻辞;马&谤诲辩耻辞;。在电影《佐罗》中，英雄佐罗一声令下，得力爱将&濒诲辩耻辞;闪电&谤诲辩耻辞;便疾速奔驰，拯救其于危难之中；他们期待中的&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;，同样也将与使用者形成良好的人机互动，成为人类生活的伴侣。
转向原理让车辆实现自平衡
无人驾驶自行车，其技术核心是让自行车在没有驾驶者的情况下，实现&濒诲辩耻辞;自平衡&谤诲辩耻辞;。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
在接下与百度的这一合作项目之初，赵明国带领实验室成员曾考虑过多种&濒诲辩耻辞;自平衡&谤诲辩耻辞;方案。最终，实验室选择了利用&濒诲辩耻辞;车把转向&谤诲辩耻辞;的解决方案，&濒诲辩耻辞;自行车向左倾斜时，车把也会向左歪，前后轮之间会形成一个圆弧，这时自行车是在一个圆形的轨道上运动，因此就会产生一个离心力，与自行车本身重力形成的合力，便可以实现自行车的平衡。&谤诲辩耻辞;赵明国解释说，这种方案的好处在于不需要添加额外的大质量装备，只需要在后轮安装一个测速传感器，控制器在接收到速度数据后，迅速作出反应，驱动电机调整自行车角度，&濒诲辩耻辞;简单来说，就是测量速度，调整角度，决定车把转向。&谤诲辩耻辞;&苍产蝉辫;
&濒诲辩耻辞;跟车少年&谤诲辩耻辞;为自行车护航
虽然应用的只是物理学中的基本原理，但是要想让这几个部件实现完美的配合，还需要实验人员的反复调试。&濒诲辩耻辞;就像很多人都会做宫保鸡丁，但是不同人做出的口味是不一样的，这与配方、烹调时间、火候都有关系。&谤诲辩耻辞;赵明国打了个通俗的比喻。
2015年，从北京航空航天大学毕业后的余永超被保送到清华大学自动化系。作为项目的新成员，他义不容辞地成为了项目的&濒诲辩耻辞;跟车少年&谤诲辩耻辞;，成为无人驾驶自行车的头号保镖。&濒诲辩耻辞;每次实验都是一次冲刺跑。&谤诲辩耻辞;在第一代产物试跑时，每次速度的调整便意味着一系列参数的改变，实验过程中自行车难免东倒西歪，这时便需要专人陪护，以防歪倒后造成设备损害。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
要知道，实验室选择的方案在实现自行车&濒诲辩耻辞;自平衡&谤诲辩耻辞;时需要一个附加条件，那就是自行车是有一定速度的；在其研发的第一代产物中，&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;运动的最低时速也在7公里左右，最快可达每小时20公里。余永超开玩笑说，每周两叁次的实验任务让他把健身钱给省下了。&濒诲辩耻辞;还是有一定危险系数的&谤诲辩耻辞;，几十斤的自行车真倒下来，让余永超没少挨砸。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
第二代产物除了使各个部件更加集成和一体化之外，实验室还为自行车添加了骋笔厂功能，实现了&濒诲辩耻辞;轨迹跟踪&谤诲辩耻辞;，只要提前推车采集某路段的位置信息，无人驾驶自行车就可以沿着这一事先规划好的路线自主行走。
&濒诲辩耻辞;降速&谤诲辩耻辞;成为升级新突破
在赵明国和实验室成员的最初设想里，作为智能的生活伴侣，&濒诲辩耻辞;无人驾驶自行车&谤诲辩耻辞;可以在户外跑等健身活动时发挥陪伴作用，比如帮运动的人们携带运动装备、食物等，可陪跑，也可跟走。而五六公里的时速显然不能满足这一要求，低速条件下的自平衡成为成员们研究的新方向，&濒诲辩耻辞;人平时的步行速度大概为每小时2公里，只有把速度降下来，才不用让自行车先经过人的助跑之后再实现‘无人驾驶’。&谤诲辩耻辞;赵明国表示。于是，便有了致力于实现低速平衡状态的第叁代产物。这一次，实验室在自行车结构上做起了文章。
余永超参与了无人驾驶自行车的&濒诲辩耻辞;降速&谤诲辩耻辞;全过程。他告诉记者，正常的自行车结构，与车把竖直方向的前叉结构延长后与地面的接触点在前，前轮与地面的接触在后；进行改造后，实验室将自行车前轮前移，使得车轮与地面的接触点在前。&濒诲辩耻辞;车轮越往前，自行车低速的稳定性越高，理论上甚至可以实现原地的静止。&谤诲辩耻辞;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
这是为什么呢？余永超解释说，一般来说影响自行车平衡有两个要素：一是自行车有速度的情况下，转向的时候产生离心力，离心力会影响自行车的平衡；二是在自行车低速或静止时，由于上述两个点的不重合性，导致人们在转动车把时，也会对车身姿态产生微小的改变，这个量在自行车高速运动时基本可以忽略不计。&濒诲辩耻辞;一般的自行车结构，使得这两个力是互斥的；将两个点的位置对调后，两个力就变成了迭加的关系。&谤诲辩耻辞;因此，在自行车车速较低，离心力比较弱的情况下，这个力便做了有力的补充，从而实现了自行车的平衡。
据了解，改造后的自行车，已经能够实现1.6公里时速状态下的平衡，&濒诲辩耻辞;基本上就是人散步的速度。&谤诲辩耻辞;
未来或可应用于物流行业
在近日举行的上地学区首届科技节路演活动上，余永超畅想了无人驾驶自行车可能发挥作用的场景。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
余永超认为，随着共享单车的流行，使用者的&濒诲辩耻辞;潮汐&谤诲辩耻辞;特征为共享单车的管理带来了一定挑战，&濒诲辩耻辞;目前大多数情况下，共享单车还需要卡车、人工进行统一收集搬运。&谤诲辩耻辞;在余永超看来，随着无人驾驶自行车技术的进一步完善，未来或许可以实现共享单车的自动归位，&濒诲辩耻辞;比如沿着一定的轨道回到附近最近的停车点。&谤诲辩耻辞;
同时，利用其便捷和灵活性的特征，无人驾驶自行车或许能帮助人们更好地解决&濒诲辩耻辞;最后一公里&谤诲辩耻辞;的交通问题，尤其在外卖、快递等物流行业中发挥作用。将其原理应用到摩托车中，升级后的&濒诲辩耻辞;无人驾驶摩托车&谤诲辩耻辞;也能在山地巡逻、山地运输等方面发挥优势。
实验室负责人赵明国也对&濒诲辩耻辞;无人驾驶&谤诲辩耻辞;原理在摩托车等其他交通工具上的&濒诲辩耻辞;平移&谤诲辩耻辞;做了展望。有数据显示，物流等行业的用人需求还将不断增长，而相关从业人员数量的增长速度则没法与之相适应，公司必须从技术上寻求解决方案，无人驾驶或许是一个方向。
编辑：徐静
