單兵突擊車是一種電力代步車，即Segway雙輪電動車，也稱為“賽格威”車（港譯“攝位車”），具有自我平衡能力，最高時速可達40公里。該車由美國發明家狄恩·卡門領導的團隊研製。美國警察最先使用，很順手。Segway由於不需要用手控制前進、加速和轉向，因此可以解放雙手操作武器，目前已開始在各國警察部隊中得到優先套用。2008年7月2日在中國首次展示，中國武警部隊在反恐演練中亮相的單兵突擊車，將用於2008年北京奧運會安保反恐。
基本介紹
- 中文名：單兵突擊車
- 外文名：Segway雙輪電動車
- 又稱：“賽格威”車
- 類別：電力代步車
- 最高時速：40公里
簡介,設計靈感,使用方法,特點,起源,歷史,安全性討論,
簡介
單兵突擊車無油門、無剎車、無離合，靠身體傾斜等進行操作。單兵突擊車具有自我平衡能力，最高時速可達40公里。使用者只要雙腳站在由兩個輪子支撐的平板上，抓牢類似腳踏車的手柄，就可以自由移動。該車裝有雙輪，由陀螺儀操控。該車在操作時不需要剎車裝置或者節流桿，當駕駛者身體前傾時，機車前進；當駕駛者身體直立時，機車停止。陀螺儀發現駕駛人的重心後傾或前傾時，就會產生向後或向前的力量達到平衡效果，車上的人不用擔心有傾倒跌落的危險。
設計靈感
美國發明家Dean·Kamen的大作。“Segway”起源於英文單字“Segue”，意指“流暢平順地走”。有人認為它是一種雙輪版的單輪車（Unicycle），有人則認為它是動力滑板車（Stand-up Scooter）的一種，但它是單軸雙輪設計，與雙軸雙輪的傳統滑板車有些不同。似乎稱其為“電動個人輔助機動裝置”（Electric Personal Assistive Mobility Device, EPAMD）更準確些，俗稱電動代步車。
Dean Kamen的設計靈感來自人類行走，目的是設計一種電動輪椅，一種健全人騎的輪椅。
單兵突擊車的運作原理主要是建立在一種被稱為“動態穩定”的基本原理上，無油門、無剎車、無離合，全靠操作者身體傾斜等方式進行操作。
純電力驅動，主要由車體平台，兩隻帶光電編碼器的小型無刷直流電機，左、右車輪和只有在靜止狀態才起作用的兩隻保護導向輪組成。兩隻無刷直流電機安裝在車體平台的下面，通過齒輪減速機構分別獨立驅動左、右車輪運動，具有尺寸小、操作靈活、節省能源等優點。包括運動控制，控制指令通過安裝在踏板上的精密陀螺儀獲得，5組陀螺儀每秒採樣率高達5000次，電機驅動晶片前端的用來做指令運算的是TMS320C2000 MCU，運用了“動態穩定”的運動學概念。
“動態穩定”（Dynamic Stabilization），也就是車輛本身的自動平衡能力。以內置的精密固態陀螺儀（Solid-State Gyroscopes）來判斷車身所處的姿勢狀態，透過精密且高速的中央微處理器計算出適當的指令後，驅動馬達來做到平衡的效果。假設我們以站在車上的駕駛人與車輛的總體重心縱軸作為參考線。當這條軸往前傾斜時，賽格威車身內的內置電動馬達會產生往前的力量，一方面平衡人與車往前傾倒的扭矩，一方面產生讓車輛前進的加速度，相反的，當陀螺儀發現駕駛人的重心往後傾時，也會產生向後的力量達到平衡效果。因此，駕駛人只要改變自己身體的角度往前或往後傾，賽格威就會根據傾斜的方向前進或後退，而速度則與駕駛人身體傾斜的程度呈正比。原則上，只要賽格威有正確打開電源且能保持足夠運作的電力，車上的人就不用擔心有傾倒跌落的可能，這與一般需要靠駕駛人自己進行平衡的滑板車等交通工具大大不同。
以TMS320為控制核心的運動控制器，根據光電編碼器和姿態感測器檢測到的平台運行的位移和姿態信號，通過一定的控制策略計算出控制量，再經PWM控制及驅動器放大後驅動無刷直流電動機運轉，隨時調整車體平台的運行速度，從而使車體平台始終保持平衡狀態。控制器電路主要由TMS320、電機驅動晶片、電池模組以及外圍電路組成。採用微矽陀螺儀和傾角感測器的組合構成姿態感測器來檢測車體平台的運行姿態。其中，微矽陀螺儀檢測的是平台繞轉動輪軸轉動的角速率，傾角感測器檢測的是平台相對於水平面的傾角。控制板採集來自傾角和角速度感測器的信號並對信號進行調理（消波、整形、偏移），然後將信號傳送到TMS320的ADCIN00和ADCIN01通道中，經過DSP的運算處理（控制算法由電動車系統的數學模型推導而出），通過DSP的兩路PWM將控制信號發出，再經過電機驅動模組驅動電機運轉，控制小車保持平衡狀態。
使用方法
只要自控能力強，能把這個車想成一個平板，靜靜的踩上去，並保持重心在身體縱軸的中央，車就能穩穩的立在那兒。當身體重心靠前或靠後時，踏板隨之傾斜，根據陀螺儀採集的信號，運算晶片會迅速為電機發出指令，車就隨即被驅動，車的行進速度與身體傾斜的程度呈正比。轉彎是靠車把實現，雖然造型與腳踏車幾乎一樣，但絕不能扭動，否則在雙腳反作用力下，車會轉向預期的反方向。正確的方法是輕輕向欲轉的方向扯動手把，同樣還是在利用踏板水平面的傾斜來控制方向。這就意味著，如果身體重心有左右方向的傾斜，也同樣能實現轉彎。轉彎動作依靠兩個車輪的轉速差達成，當車靜止狀態時，還能像坦克一樣原地轉向。
“賽格威”車有多個系列，其中I系列在鋰電池全充滿情況時(充電需8～10個小時)，可達到25～40公里的時速，P系列在鎳氫電池全充滿情況時(充電需4～6個小時)，可達到10～16公里的時速。在充電設計上設計者也別出心裁，車子可利用下坡時產生的能量自動充電。I系列的車重約48公斤，X系列重54公斤。在美國本土，其價格從5145美元到6175美元不等。到去年底該公司一共賣出了約3萬輛。
車子的底座裝有計算機、陀螺儀和直流電機等核心部件。內置精密陀螺儀在判斷車身所處的姿態後，通過計算機發出相應指令，驅動電機取得平衡效果。當駕駛者身體前傾時，陀螺儀將信息發給計算機，電機一方面產生扭矩防止人與車往前傾倒，一方面加速運轉提高車速；當駕駛者身體直立時，電機停轉，實現剎車；當陀螺儀發現駕駛人的重心後傾時，電機則會產生由後向前的扭矩防止人與車向後傾倒。所以只要駕駛者正確打開電源並保證車子有足夠電力，就不必擔心摔倒。
特點
使用者只要雙腳站在由兩個輪子支撐的平板上，抓牢類似腳踏車的手柄，就可以自由移動。
該車裝有雙輪，由陀螺儀操控。該車在操作時不需要剎車裝置或者節流桿，當駕駛者身體前傾時，機車前進；當駕駛者身體直立時，機車停止。陀螺儀發現駕駛人的重心後傾或前傾時，就會產生向後或向前的力量達到平衡效果，車上的人不用擔心有傾倒跌落的危險。一般人騎上2分鐘就能控制自如了。原則上，只要電池電力充足，就不用擔心會摔倒。
平行雙輪電動車的行走機構，是一種兩輪同軸左右平行布置、獨立驅動的結構，其行走機構控制的關鍵是兩輪行走機構在行走過程中的平衡控制。平行雙輪電動車行走機構要求具有如下優點：
(1)可以實現零半徑轉彎，具有極強的靈活性。由於只有兩個輪子，因而結構尺寸可以做得較小，轉彎時占用的空間也相對較小。這一特點使他適用在狹窄和移動中需經常轉彎的空間。
(2)三輪或四輪車輛在爬坡時重心會發生傾斜，因而對坡度有限制。平行雙輪電動車在爬坡時上體姿態和走平路時一樣，重心不發生傾斜，所以平行雙輪電動車可適應更大的爬坡的坡度。
起源
有別於專門提供給殘障或老弱人士使用、價位高昂的動力輪椅，卡門進一步想到，如果將一樣的理念拿給行動正常的一般人使用未嘗不可，於是開始有了誕生概念。1999年7月27日卡門創立了雅克羅責任有限公司（Acros LLC.），主旨是利用動態穩定技術來開發生產一種高效率、零污染的運輸工具，並且開始開發新產品，計畫代號叫作“姜”（Ginger）。
誕生源起，最早是起因於迪恩·卡門的DEKA與美國大型醫療器材生產商嬌生（Johnson & Johnson）的子公司獨立科技（Independence Technology）所合作開發的一種自動平衡式動力輪椅－－iBOT。卡門觀察人類走路的姿勢特性，領悟到其實人類之所以可以平穩地直立行走，是因為體內靈敏的平衡器官可以精確地判斷出身體重心的改變數，透過小腦的即時反應，然後利用腿部的肌肉即時出力來平衡傾倒的態勢。所以當人類的身體前傾時，這種不自主的反應會促使人類伸出其中的一隻腳往前踩來平衡身體，所以透過這種前傾、往前踏腳、前傾、往前踏腳的動作循環，即構成了“步行”這種動作。因此卡門嘗試使用精密的陀螺儀來代替人類的前庭與耳蝸等平衡器官，以電動馬達與車輪代替人類的雙腳，發展出所謂的“動態穩定”概念，並且由嬌生獲得這種技術在醫療領域商業銷售的專利權，成立獨立科技來銷售iBOT。
歷史
2001年2月，新的研發與製造廠在美國新罕布夏州貝福特（Bedford, New Hampshire）破土動工，並且在11月時將公司名稱改為攝位車責任有限公司，在這段期間，關於這種跨時代嶄新交通概念的訊息早已傳遍各界，但卻鮮少有人知道細節。
2001年12月3日，正式公開了Segway雙輪電動車（Segway HT）的原型車，並且聲稱它是人類史上第一輛能夠自主平衡（Self-Balancing）的運輸工具。
2002年1月，推出第一輛Segway雙輪電動車的預產車。2月15日時，該公司所在地新罕布夏州通過州法案，允許Segway雙輪電動車這種電動個人輔助機動裝置（EPAMD）能在該州內的路旁人行道上行駛，而透過攝位車公司的到處遊說，在2002年底之前，美國共有31個州通過立法，允許EPAMD能在人行道上使用。
第一輛實際量產的產品，一輛序列編號的Segway HT i167正式出廠，而這輛具有紀念價值的量產警用車，當然很自然地變為狄恩·卡門個人的收藏。如同產品在工業概念上的創新，Segway雙輪電動車在銷售上也採取很另類的作法，他們選擇了美國的網路書店－－亞馬遜書店－－作為他們第一個經銷商，並且在亞馬遜網站上開放前三輛量產隨意車的競標，以便籌措資金設立一個名為“科技啟發與確認”（For Inspiration and Recognition of Science and Technology，FIRST）的非營利基金會，鼓勵更多人投入創造發明的行列。最後，Segway HT的一號、二號與三號車分別以160.100美元、104.100美元與100.600美元的高價賣出。
2002年4月23日，喬治亞州的亞特蘭大市政府向攝位車採購了一批新車，使得該市成為這種新運具的第一個官方使用單位，之後陸續又有許多不同等級的官方單位跟進。
2002年11月18日時，Segway雙輪電動車正式在亞馬遜網站上進行預購活動，開始實際量產銷售給一般的民眾。
2003年1月16日，一家法國的私人運輸公司凱歐利（Keolis）與Segway公司簽署協定，要在法國發展利用Segway雙輪電動車便利車作為大眾運輸工具的計畫。除了在法國各地的火車站、機場設定Segway雙輪電動車的出租服務點外，也包含了一個名為“氧氣站”（Station Oxygène）的創新計畫，這個計畫預計在全法國各大城市建立一個Segway雙輪電動車與其他零污染交通工具的出租網路，讓旅客可以用甲地租車乙地還車、只以計時定價的方式租賃適當的交通工具，來降低人員運輸在都市地區所造成的空氣污染問題，這也是Segway雙輪電動車第一次銷售到美國之外的其他國家。
該公司的計畫已經在2003年中時實現，第戎（Dijon）的市觀光辦公室是其第一個客戶，開始提供到當地遊玩的旅客Segway雙輪電動車車作為市區遊覽的工具。除此之外，在巴黎的香榭麗舍大道（Champs-Elysées）、拉德芳斯（La Défense）等行人徒步區內，也可以租到Segway雙輪電動車作為徒步之外的另外一種替代。
2003年2月，隸屬美國國防部的國防先進研究計畫署（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）與Segway雙輪電動車簽約，將15架攝位車便利車改裝成機器人移動平台（Robotic Mobility Platforms，RMP），讓各相關研究機構作為一種穩定、低廉的機器人系統發展平台。
不久之後，隸屬美國海軍、位於加州聖地亞哥的空海作戰系統司令部（Space and Naval Warfare Systems Command，SPAWAR）也跟進採購了14架RMP，並且配布給各政府與大學研究單位，作為機器人研究計畫的載台，是Segway雙輪電動車實際套用于軍事與科技發展上的衍生案例。
2003年10月29日，Segway與美國大型家庭用品通路商布魯克史東（Brookstone）達成協定，成為Segway雙輪 Segway雙輪電動車電動車第一個全國性的實體銷售網，期望以實際展示讓潛在消費者試期的方式，拯救Segway雙輪電動車在上市初期，只透過網路郵購的虛擬銷售方式而局限住的推廣狀態（Segway雙輪電動車原本預計新車在開始上市後的頭一年之內應可達到5到10萬輛的銷售，但結果是他們在21個月內只賣出6000輛新車）。
2004年10月11日，Segway發表了一輛名為“半人馬號”（Segway Concept Centaur）的四輪版概念車，是第一輛四輪的Segway車。
2004年11月16日，一個名為“時速10英里的美國”（America at 10 m.p.h.）、由愛好者組成的車隊以全程騎乘Segway雙輪電動車的方式，完成了從西雅圖到波士頓、橫貫美洲大陸的嘗試。
2005年3月1日，Segway車一口氣發表了三種新款的衍生車型，其中包括了Segway越野車（Cross-Terrain，XT）與高爾夫球車（Golf Transporter，GT）的特殊用途版本。
安全性討論
Segway公司在自己的主頁上宣稱：7月1日，紐約市已經通過立法，允許這種車子在人行道上行駛。但從產品問世以來，也有不同聲音。美國國內的一些民間團體對這種車子對路邊行人是否安全持不同意見。如美國盲人協會還為禁止這種車子在人行道上行駛進行過遊說活動，該協會在自己網站上聲稱：“這款車對環境而言也許有好處，但行人的安全沒有被充分重視，由此造成的傷亡不應是我們為這項發明付出的代價。”
由於“賽格威”沒有車閘，這很容易危及駕駛者和行人的安全，因此成為部分國家對它進行種種限制的重要理由。澳大利亞新南威爾斯州的道路交通管理部門禁止它在公路和人行道上行駛，瑞典也嚴禁它上公路和人行道。英國、丹麥、德國、義大利和瑞士也出台了各種限制駕駛的條件。
