“赛格威”车是一种单轴双轮的电力助动车，其奇妙之处在于它的自我平衡能力。这种能力来自于独特的“动态稳定”设计，可以实现在无油门、无刹车的情况下，仅依靠驾驶者身体倾斜等方式进行操控。

 

平衡是赛格威最让人称奇的地方，同时是车子运转的关键所在。要弄清整个系统的工作原理，首先应了解激发卡门设计灵感的原型——人体。

如果您站直并身体前倾，这样便会失去平衡，但多半并不会面朝下摔倒。这是由于内耳中的液体发生移动，告知大脑人体失去平衡，大脑便控制您的腿向前伸而不致摔倒。 如果您继续向前倾，大脑也会令腿保持前伸动作，让您维持直立平衡。 所以您不会摔倒，而是每次向前迈出一步。

赛格威责任有限公司供图 赛格威系列产品具有各种不同尺寸规格，价格也有所差别。

赛格威的原理几乎与人体平衡功能完全相同，只不过由轮子取代了人的腿，发动机代替肌肉，一组微处理器代替了大脑，并由一套精密的倾斜传感器代替内耳平衡系统。像大脑一样，赛格威会接收到人体前倾的信号。为了保持平衡，它会以适当的速度转动车轮，您也因此前行。

部件
赛格威最基本的部件包括一组传感器以及控制系统和发动机系统。本节我们将逐一介绍这些部件。

赛格威责任有限公司供图 赛格威由四大主要部件组成： 车轮和发动机组、传感器系统、电脑控制系统和操作员控制系统。

主要的传感器系统是一组陀螺仪。陀螺仪的基本构造即固定外框内带有一个旋转轮。一个旋转物体具有保持其旋转轴所指的方向不变的特性，因为施加的外力会顺着物体的旋转移动。例如，如果在旋转轮顶部某点施力，则那一点在受力的同时顺旋转轮向前运动。随着受力点持续运动，作用力在旋转轮上沿中轴对称的另一点位置消耗殆尽，最终外力自身相抵。（参阅陀螺仪原理了解更多内容）。

由于陀螺仪旋转轮可以抵消外力作用，因此即使将它倾斜，相对地平面而言，它的位置并不发生变化。但陀螺仪的外框却可在一定空间内自由移动。通过度量陀螺仪旋转轮相对于外框的位置，精准的传感器便可得出物体的倾斜度（即其偏离垂直位置的角度），以及倾斜率（即倾斜速度）。

传统的陀螺仪由于笨重且不易维护无法用于这种滑板车，因此赛格威采用另一种结构来实现相同效果。赛格威使用特殊的硅材质固态角速率传感器。这种陀螺仪利用科里奥利效应确定物体的细微旋转。

简单的说，科里奥利效应即指一移动物体相对另一旋转物体出现的方向偏移现象。例如，飞机沿直线飞行但实际轨迹却呈弧形，正是因为下方的地球在不断旋转。

典型的固态硅制陀螺仪由附在支撑外框上的细小硅片构成。传导过硅片的静电促使硅粒子运动。硅粒子依特定方式运动，使得硅片按照可预知方式振动。但当硅片绕自身轴线旋转时，也就是说当赛格威在那个特定平面旋转时，粒子突然相对硅片发生转移。这将改变振动的状态，变化幅度与旋转程度成比例。陀螺仪系统度量振动发生的变化，并将此信息传送至计算机。这样，计算机就可以算出赛格威何时绕特定轴转动。（请登录相关网站了解有关固态硅制陀螺仪的更多信息）。

赛格威HT装有五个陀螺仪传感器，事实上只需三个传感器就可完成探测前、后方向的倾斜度外加侧倾程度（即“转向”）。多出的传感器是为增加冗余性，确保车辆更加可靠。此外，赛格威有两个倾斜传感器，内部充满电解液。就像你的内耳一样，该系统可以根据液体表面的倾斜判断自身与地面的相对位置。

所有倾斜信息都会传达给车的“大脑”——两块电子控制器电路板，其上带有一组微处理器。赛格威共有10个板载微处理器，宣称总体性能可达普通个人电脑的三倍。正常情况下两块电板一起工作，但如果其中一块出现故障另一块便会承担所有功能，系统得以向驾驶者报告故障，驾驶者可在有所准备的情况下安全停车。

赛格威需要如此强大的计算能力是为做出非常精确的调整，避免驾驶者发生摔车意外。正常运行情况下，控制板每秒检查位置传感器约100次。微处理器运行着一套先进的软件，用于监测所有稳定性信息，进而对各电子发动机的速度做相应调整。电子发动机由一对镍氢 (NIMH) 或锂离子 (Li-ion) 充电电池提供动力，这样可驱动每个车轮以可变的速度行进。

车辆前倾时，发动机使两个车轮前转以保持平衡。车辆后倾时，发动机令车轮都向后转动。驾驶者操作把手控制向左或向右转向时，发动机使一个车轮比另一个转得更快，或让两个车轮分别朝相反方向转动，从而实现原地旋转。

这的确是台神奇的装置，但它的重要性是否真如网上以及一些人士所宣称的那样？ 下一节我们将介绍此装置对现代社会可能带来的影响。

卡门承认赛格威永远不可能完全取代汽车，因为它不具备类似的性能。标准 HTi80型车速仅为20公里/小时，而且连接民用电充电六小时左右，电量才够行驶 24公里的路程。显然，这种车不适合用于城市间的长途旅行。

但卡门坚信赛格威是市内交通的最佳选择。汽车体积较大，所以当许多人驾车集中到本不宽敞的空间（如市内街道）时，严重的交通拥堵在所难免。另外，寻觅停车位也很让人头疼，汽车保养费用同样是一笔不小的开支。 总之，在人口密集地区，汽车并非理想的短程交通工具。

美国专利商标局供图 迪恩‧卡门的一份专利请求书中列出几种可供选择的赛格威设计

赛格威仅略宽于人体，因此不会像汽车那样造成严重交通拥塞。该车在人行道上行驶，可让驾驶者灵活穿梭于行人之间，完全不占用车行道。同滑板车和自行车一样，每年赛格威都会卷入为数不少的行人事故纠纷。但是赛格威支持者辩称由于车速相对较慢，其危险指数应仅与步行差不多。

虽然赛格威的载人速度不是最快，若相比蜗牛般缓慢前行的汽车长龙，它可称得上是“疾驰而过”。驾驶者到达目的地后，可将赛格威带入室内，不必再为停车位伤神。 此外赛格威由普通民用电提供动力，无需去找加油站。

在拥挤的仓库中，赛格威也是代步的理想工具，狭窄的通道使体积较大的车辆毫无用武之地。人们会发现赛格威在开阔的人行区域也很实用，诸如机场或游乐场。可应用该车的场所的确数不胜数。赛格威可在多数设有人行区的地方行驶，它能让你更快到达目的地，并不会消耗过多能源。

到目前为止，赛格威在改变世界的愿景中尚未取得很大进展。自2002年以来仅销售了几万辆。其昂贵的价格或许是个很大的障碍。但公司最近宣布将推出资金筹措及租用方案。同时希望上涨的汽油价格有助于推动产品的销售。

卡门坚信待人们增进了对赛格威及其功能的了解之后，会有越来越多的人需要它。为此，他最初的目标所指即政府机构和大型企业，而非消费者市场。在乔治亚州亚特兰大市，包括亚特兰大警察局在内的三个团体率先在市内街道试用赛格威。目前，芝加哥警察局等数家警察机构已在使用HT i180型警用车。

 

赛格威的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，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。

如果以第一款赛格威产品，赛格威随意车（Segway HT，HT是Human Transporter、人类运输器的缩写）为例，这辆车上装置了五个固态陀螺仪。事实上，车辆只需要三个陀螺仪就可以完全掌控车身的前后倾与侧倾程度，因此多出的两个陀螺仪其实是用来确保行车安全的备用装置。车辆的能量来源是两个镍氢（NiMH）充电电池，较后期的车款上也可以选配蓄电量更大的锂充电电池。除了前后倾修正与前进后退外，赛格威的转向可透过两种不同的方式达到，其中一种是如同大部分的脚踏车类或摩托车类交通工具一般，驾驶人在车辆持续前进（或者后退，这就是只有赛格威办得到的动作）的状态中将自己的身体重心往左右倾斜，利用自身重量所产生、与车身纵轴垂直的分量，作为转弯时的向心力而达到转向的目的。除此之外驾驶人也可以扭转赛格威的龙头（把手）部份，使车辆左右两个车轮产生转速差，例如当龙头向左转时，右轮的转速会比左轮快，达到向左转的效果。必要时，赛格威甚至可以做出一轮向前一轮向后的动作，达到原地转向的效果，因此大幅提升这种交通工具的机动性。因为这种高度的机动性，再加上玻璃纤维材料制成的车轮，其踏面面积其实不比人类的双脚大上多少，因此理论上赛格威可以到达得了人类所能走到的大部分地方，甚至包括路边的人行道或落差不会太大的阶梯（虽然部分地区的交通法规，禁止赛格威在这类地点行驶）。