大数据文摘授权转载自学术头条
作者:赵雅琦
共享式移动出行工具,已经进入了电动2.0时代。人们已经不能满足于普通自行车出行。在很多体量较大的城市,电动自行车可以更好的解决中等距离的通行需要。 但是,由于电动自行车造价较高,且后续充电和维护成本较大,因此在推广过程中存在很大的困难。而对于选择自行购买电动自行车的人群来说,电动自行车的停放问题同样令人十分苦恼。 如果有一种新型的个人出行方式可以轻松随需携带和使用,并且能保证一定的速度,那么人们通勤方式就可以得到彻底改变。 例如,东京大学的研究团队正在研究的Poimo,一种可以充气折叠的电动自行车,包括充气式车身主体和电动轮两部分。目前该产品并未投放市场,处在原型阶段。 当他们使用公共交通工具时,可以从背包中自取,快速方便的到达他们想去的地方。除此之外,为旅游业也可以带来极大的好处。人们将更加灵活地到达不同的景点,减少过长的步行距离带来的疲劳。
图1:Poimo(POrtable and Inflatable MObility)-软移动原型(图片来源:东京大学)
此外,内部的滴针织物是轻质的,因此POIMO的总重量主要来自表面上的TPU片。自行车原型的主体重量为2.3kg,总重量为7.8kg(图1底部的轮子)。
图2滴针结构(图片来源:东京大学)
在传统的机动性刚体生产中,需要对金属零件(例如:表面零件和悬架)进行预处理,焊接和组装。而软体材料的制造过程相对简单,其主体是通过剪裁织物并将它们缝合或粘合在一起而制成的。 此外该研究机构的研究人员还注意到,在软机器人领域,有一些关于通过利用充气结构的特性代替刚性机械零件的研究。在Poimo中,通过缝制气室来创建铰链,并以此作为可以转向的车把结构(如图 4)。
另外,气动体的粘度具有悬浮功能。由于 Poimo的整个结构通过一个气室连接,因此可以同时实现具有转向和悬架功能的车身。
图4缝合部分(图片来源:东京大学)
图5充气展开过程(图片来源:东京大学)
为了评估一个人骑在Poimo上时车体的物理特性,该团队进行了一项实验。
假设人的体重为80kg,研究人员施加80kg的载荷来研究车体的变形,如图6a所示。对于24.1kPa,41.4kPa和58.6kPa的几种不同内压条件,重复测试五次。测量系统由测力计(FGP-100,Nidec Inc.)、电动测力台(FGS-250VC,Nidec-SHIMPO Inc.)和向样品施加压力的肌腱组成(结果示于图 6b)。
图6实验装置及结果(图片来源:东京大学)
在所有这些条件下,样品均保持其形状而不会弯曲或破裂。但是,在24.1kPa的压力下,当重量大于60kg时,会在最高水平观察到皱纹。因此,研究人员得出结论,内部压力需要大于41.4kPa,才能确保行驶平稳。这些结果对于交互性和安全性是必不可少的:最高级别的压力与使用者骑行时座椅下沉的舒适度有关;如果底部水平应变过大,车身可能会撞击车轮或路面。
此外研究人员还检查了将样品从平坦状态充气到41.4kPa状态所需的时间。使用手持式20PSI充气机(THE SHARK,Outdoor Master Inc.)时,大约需要71秒。
展示和反馈
Poimo在2019年8月21日至23日举办的“东京机器人收藏”活动上进行了一次对外展示。在展示中,收到了体验Poimo自行车(大约300人)的游客的反馈,以此了解他们对Poimo的使用感受。
尽管大多数人对自行车的舒适性和便携性印象深刻,得到了它比预期的坚固,骑起来也很有趣的一些积极评价。但也收到了一些改进的建议,例如一位访客评论说:“我想自定义形状,使我可以骑车而不必担心衣服(如裙子)或骑行姿势。” 另一位访客提到“车轮的尺寸应足够大,可以在城市中不平的公共道路上行驶。”基于这些反馈,总结出了图7中的问题和建议。
图7展示现场和将来研究中要考虑的问题(图片来源:东京大学)
相关研究人员认为,一旦超过原型阶段,即使保持模块化且易于定制的特性,Poimo的成本效益也将比现有车辆高得多。所以他们计划继续优化系统,以提高便携性,减轻重量,舒适性和安全性,并通过其他用户研究来确定社会可行性和价格。 此外该研究也收到一些质疑的声音,例如为了保证轻便型需要减少电池的重量,那么现在原型中的电池可以支持它行驶多长时间。底部的电动轮部分也可以便捷的放入背包吗?另外,如果具有内置空气压缩机,则需要多长时间进行设置和充气?使用后放回背包需要多长时间,这是否是一个足够实用的过程,值得使用者带上这东西来摆脱短暂的步行路程? 总的来看,东京大学团队研究的Poimo具有很强的灵活性、便携性和本质安全性,可以提高个人出行的灵活性,甚至可能改变个人习惯的出行方式,带来共享时代的大变革。 但是,就目前的情况来看,Poimo依旧面临很多的问题,除了上述的一些质疑外,还有充电时长及充电安全性、总重量7.8kg对于女士和少儿群体并不友好等问题。所以,对于真实的投产运营,依旧有很长的一段路要走。
参考资料:
https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3334480.3383147
https://spectrum.ieee.org/energywise/transportation/alternative-transportation/inflatable-ebike-fits-in-a-backpack https://newatlas.com/bicycles/poimo-inflatable-ebike-backpack/ https://www.youtube.com/watch?v=OQawHw9phj0&feature=emb_err_woyt