第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
隨著科技發達及個人交通工具的普及，馬路上充斥著汽車、機車，而汽車、
機車所排放的廢氣更直接影響到了人們的健康，輕者身體不適重者致癌。使得國 內外許多團體都在研發取代石化燃料的方案，而目前市場上面主要的替代能源車 輛有混合動力汽車及純電動汽車等，各類型的車輛都有其優缺點，如混合動力車 因擁有多個能量來源，相較於純電動汽車要來的有續航力，而純電動汽車與其他 能源類型比較下，有低碳排放量、低噪音、低汙染、高能量轉換率等優點，將能 降低使用高污染的石化能源，並彌補其他能源轉換效率不佳等缺點，因此許多國 家紛紛投入電動車的相關研究。
其中最具代表性的是美國發明家 Dean Kamen 在 2001 年所發明的兩輪平衡載 具 Segway[1]，Segway 的原理是建立在倒單擺原理上，以車身安裝的五顆陀螺儀 通過內部的微處理器來計算車身目前所改變的傾斜狀況，依照狀況驅動馬達轉動 進而達到車身平衡之效果，在有駕駛人站立於車體的情況下，可以利用人體重心 的前後移動，讓車體傾斜角度產生改變，使得車體有前進與後退兩種模式，且隨 車體傾斜角度越大，速度也相對的越快，搭配利用差速輪原理，便可以做到左右 轉等靈活運動。在現今已經被廣泛應用在生活中，除了交通警察或其他公務所需 之街頭巡邏，也因中國公司「Ninebot」收購「Segway」後，在兩者互相合作發揮 長處，再推出小米九號平衡車[2]後不只體積變更輕、重量變小，價格也慢慢親民 而成為個人代步工具出現在街頭巷弄之中。
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平衡車在市場上與其他電動車在未來的競爭優勢在於體積小且重量輕可以方 便攜帶，即使在不使用的情況下也能由一名成人輕鬆提起行走，所以平衡車可以 帶進室內，不用冒著電動車電池被偷竊的風險停放於室外，這優點將可以實現在 室內空間之間的交通，如辦公室與辦公室間或室內作業區的移動，這是電動車較 不能克服的難題，而平衡車則能近乎完美的做到移動至所有步行所可以到達的地 方，甚至是樓層間的移動。
如同電動車未來發展的重要趨勢議題-無人自動駕駛，平衡車也有許多學者提 出追隨控制系統之相關文獻研究[3-9]，相較於戶外自動駕駛擁有各種天氣地形、
未知的動態障礙物等因素的影響及考量，室內空間的移動路線較為單純，但考慮 的不只是平衡車的車體角度及角速度，也必須考慮位移與速度之間的關係，這使 被控系統更加的複雜、控制難度更高，因此使得本論文更想投入此研究，進而完 善比較各控制器的優缺點變成為本論文的動機。
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1.4 研究架構
本論文共分為六個章節，各章內容分述如下:
第一章 緒論:
敘述本論文之研究背景及動機、研究方法、論文架構。
第二章 兩輪滑板車之硬體架構與設計:
首先會介紹兩輪平衡車的構造，再個別介紹各個硬體及感測系統 的運作原理和規格。
第三章 PID 及 FUZZY 控制器:
依序介紹 PID、FUZZY 控制器，並互相結合設計，最後以模擬再 對其收斂性作證明。
第四章 實驗結果與結論：
將第三章所提到的控制方法的實驗結果作分析、比較，並且實驗 證明控制方法，最後架設伺服器以便跨平台監控。
第五章 結論與未來展望
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