自行车:超越经典智慧出行

2019-07-10 01:22:58 科学大众·小诺贝尔2019年5期

李忠东

自行车虽比不上汽车等其他交通工具的速度快,但它全景天窗、360°无死角、零油耗、零排放,是我们环保出行的最佳选择。自1790年法国人西夫拉克发明了最早的木質自行车至今,自行车在不断发展与优化。为了让自行车变得更加智能、环保、轻便,世界各国的人们都在不断探索......

智能自行车:配备亚马逊Alexa数字助手

在2019年1月8至11日美国拉斯维加斯国际会展中心举办的2019年国际消费类电子产品展览会上,一家名为Cybic的国外自行车公司展示了全球首款配备亚马逊Alexa数字助手的互联网智能自行车。亚马逊Alexa是领先的语音助手系统,基于Alexa的ECHO成为史上最成功的语音识别产品。

这款自行车名叫CybicE-Legend,骑行者可以通过触摸屏或语音命令订购Alexa数字助手。在CybicE-Legend的车把中间有一个小型彩色显示屏,内置一个小型扬声器和远场麦克风阵列。在默认模式下,自行车的屏幕将显示速度等骑行数据和电池剩余电量。在展厅的实际体验表明,这款智能自行车的麦克风比较灵敏,能在熙熙攘攘的与会人群中轻松获取语音命令。

CybicE-Legend智能自行车配有随车附送的沃达丰SIM卡,其中包括3年的免费3G数据流量。用户不再需要连接WI-FI,就可以通过触摸屏或语音命令订购Alexa数字助手,直接使用它的功能。语音激活功能包括骑行数据、GPS地图和导航、音乐和安全系统。对骑自行车的人们来说,搭载Alexa数字助手意味着动动手指就能享受到简单的导航、天气预报、个性化灯光设置、播放音乐、实时交通状况的更新获取和转弯方向等。

CybicE-Legend智能自行车允许骑行者个性化灯光设置(可语音激活),并访问骑行性能数据,如速度、行程和骑行时间等。它内置GPS,可以进行盗窃跟踪,还具有安全锁和警报功能,骑行者可以通过附带的应用程序访问这些功能。在框架的顶部,靠近阀杆的位置,有一个带有三个物理按钮的塑料面板,用户能够通过按钮使用智能集成的后轮毂锁锁定自行车、打开车架的前后灯、连接相机进行拍照。还可以在骑行时使用Alexa的其他功能,比如发送消息和向购物车添加商品等,在下班回家的路上听音乐、问路或叫外卖。

碳纤维自行车:带3D打印车架

前不久,美国阿瑞沃公司研制出全球首款带3D打印车架的碳纤维自行车。

碳纤维是一种由有机纤维经过一系列热处理转化而成的无机高性能纤维,含碳量高于90%。这种新一代增强纤维力学性能优异,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性。碳纤维比传统金属车身更加轻巧美观,加上在设计和制造技术方面有一系列的创新,这款自行车给人更加舒适的体验感。

要使碳纤维具备最高性能、发挥特殊功能,必须在每个细节进行优化与设计。通过激光精密切割碳纤维布,实现高品质的叠层。碳纤车架需要准备200多片各种尺寸的碳纤维布,通过内模成型技术,达到一体成型并保证叠层完整性。在成型过程中,每个叠层都会受到挤压力,增强结构的完整性。对某些高要求的部位进行精确的处理,保证成型件的精度。在对车架耐久度进行疲劳测试评估后,喷涂颜色,手工贴标,并涂金油保护。

制作传统碳纤维自行车,需要手工将单层碳纤维浸渍在框架模具周围,然后将框架放在烘箱中烘烤,从而使树脂熔化并将碳纤维片材粘合在一起,价格居高不下。阿瑞沃公司研究人员将目前最尖端的3D打印技术、基于网络的软件和定制原材料结合

在一起,由一款自主研发的软件进行建模后, 使用安装在机器人手臂上名叫“沉积头”的特殊设备,打印出自行车车架的三维形状。在具体操作时候,工作人员在机械臂的喷头顶端放出碳纤维股,然后加热熔化一种热塑性材料来粘合碳钎维股线,形成自行车车架的整体结构。整个操作过程一步到位,几乎没有任何人工,只需花费300美元就建造出了碳钎维自行车车架,比市场上专业级自行车车架要便宜得多。

便携可折叠自行车:车架能够充气

美国福特公司以汽车生产而闻名,与此同时也一直在试图在进行其他替代交通方式的研究,帮助人们提供代步工具,完美解决旅行中汽车无法派上用场的“最后一公里”问题。该公司的工程技术人员研发出一款新型便携可折叠自行车,独特之处在于车架能够充气。平时可以将自行车叠放在汽车后备箱里,需要用的时候把它拿出来用气泵充上气即可。

构成车架的几个部件内部由7根橡胶管排列成花瓣的形状组成,橡胶管的外面包裹着一根更粗的凯夫拉纤维管。当里面的橡胶管充上气后,整个凯夫拉纤维管就会变得硬而坚固。这层凯夫拉纤维管使用的是跟防弹背心中一样的材料,坚固到足以防止这些充气部分被刺穿。因为车身框架并不接触地面,它们跟尖利物体接触的几率会更低。每段充气管通过阀门与其他部分相连接,阀门使得空气能在各个部分之间流通。在把这些充气部分放气后,这款自行车可以折叠起来,很轻松地放进汽车后备箱里。

每当充满气后,充气部分就会变得足够坚硬、结实,完全能承受骑行者的体重。而且自行车车座和后轮之间的充气管还可以使气压保持在较低的水平,借此来体现自行车车身框架悬浮的特点。汽车内置的一个气泵可以用来给自行车充气,在骑行过程中也能使用手动泵或加压罐来充气。如果需要,还可以在这款自行车上安装电动马达,让骑行者在骑行的时候能更加省力、轻松。