東京大學研發充氣摺疊電動自行車Poimo，不用時直接可以放進背包

東京大學的研究團隊正在研究的Poimo，一種可以充氣摺疊的電動自行車，包括充氣式車身主體和電動輪兩部分。目前該產品並未投放市場，處在原型階段。

共享式移動出行工具，已經進入了電動2.0時代。人們已經不能滿足於普通自行車出行。在許多大城市，電動自行車可以更好的解決中等距離的通行需要。

但是，由於電動自行車造價較高，且後續充電和維護成本較大，因此在推廣過程中存在很大的困難。而對於選擇自行購買電動自行車的人群來說，電動自行車的停放問題同樣令人十分苦惱。

如果有一種新型的個人出行方式可以輕鬆隨需攜帶和使用，並且能保證一定的速度，那麼人們通勤方式就可以得到徹底改變。

例如，東京大學的研究團隊正在研究的Poimo，一種可以充氣摺疊的電動自行車，包括充氣式車身主體和電動輪兩部分。目前該產品並未投放市場，處在原型階段。

當他們使用公共交通工具時，可以從背包中自取，快速方便的到達他們想去的地方。除此之外，為旅遊業也可以帶來極大的好處。人們將更加靈活地到達不同的景點，減少過長的步行距離帶來的疲勞。

▲ Poimo（POrtable and Inflatable MObility）-軟移動原型（圖片來源：東京大學）

充氣電動車的設計

材質和重量

充氣主體的材料，使用了內部帶有滴針的熱塑性聚氨酯（TPU）織物。與典型的膨脹成球形的氣動結構相比，內部的滴針可以連接相對的表面，因此，滴針作為內結構的織物可以保證一個平坦的表面，方便創造更適合人們使用的形狀。

此外，內部的滴針織物是輕質的，因此POIMO的總重量主要來自表面上的TPU織物片。自行車原型的主體重量為2.3kg，總重量為7.8kg。

▲ 滴針結構（圖片來源：東京大學）

運動系統

Poimo的運動是由充氣式車身主體底部的小型輪轂電機控制，並帶有遙控器。輪轂電機是將車子的「動力系統、傳動系統、剎車系統整合到一起而設計出來的電機。它的優點就是省略大量傳動部件，讓車輛結構更簡單，同時可實現多種複雜的驅動方式。這種充氣式車身和輪轂電機的這種結合有助於充氣變形的方式和輕量化結構。

車身和功能部件的整合製造

在傳統的機動性剛體生產中，需要對金屬零件（例如：表面零件和懸架）進行預處理，銲接和組裝。而軟體材料的製造過程相對簡單，其主體是透過剪裁織物並將它們縫合或黏合在一起而製成的。

此外該研究機構的研究人員還注意到，在軟機器人領域，有一些關於透過利用充氣結構的特性代替剛性機械零件的研究。在Poimo中，透過縫製氣室來創建鉸鏈，並以此作為可以轉向的車把結構。

另外，氣動體的黏度具有懸浮功能。由於 Poimo的整個結構通過一個氣室連接，因此可以同時實現具有轉向和懸架功能的車身。

▲ 縫合部分（圖片來源：東京大學） ▲ 充氣展開過程（圖片來源：東京大學）

上路測試實驗

實驗過程

為了評估一個人騎在Poimo上時車體的物理特性，該團隊進行了一項實驗。

假設人的體重為80kg，研究人員施加80kg的載荷來研究車體的變形。對於24.1kPa，41.4kPa和58.6kPa的幾種不同內壓條件，重複測試五次。測量系統由測力計（FGP-100，Nidec Inc.）、電動測力台（FGS-250VC，Nidec-SHIMPO Inc.）和向樣品施加壓力的肌腱組成。

▲ 假設人的體重為80kg，研究人員施加80kg的載荷來研究車體的變形。 ▲ 向樣品施加壓力的肌腱組

在所有這些條件下，樣品均保持其形狀而不會彎曲或破裂。但是，在24.1kPa的壓力下，當重量大於60kg時，會在最高水平觀察到皺紋。因此，研究人員得出結論，內部壓力需要大於41.4kPa，才能確保行駛平穩。這些結果對於交互性和安全性是必不可少的：最高等級的壓力與使用者騎行時座椅下沉的舒適度有關；如果底部水平應變過大，車身可能會撞擊車輪或路面。

此外研究人員還檢查了將樣品從平坦狀態充氣到41.4kPa狀態所需的時間。使用手持式20PSI充氣機（THE SHARK，Outdoor Master Inc.）時，大約需要71秒。

展示和回饋

Poimo在2019年8月21日至23日舉辦的「東京機器人收藏」活動上進行了一次對外展示。在展示中，收到了體驗Poimo自行車（大約300人）的遊客的回饋，以此瞭解他們對Poimo的使用感受。

儘管大多數人對自行車的舒適性和便攜性印象深刻，得到了它比預期的堅固，騎起來也很有趣的一些積極評價。但也收到了一些改進的建議，例如一位訪客評論說：「我想自定義形狀，使我可以騎車而不必擔心衣服（如裙子）或騎行姿勢。」 另一位訪客提到「車輪的尺寸應足夠大，可以在城市中不平的公共道路上行駛。」基於這些回饋，總結出相關的問題和建議。

▲ 展示現場和將來研究中要考慮的問題（圖片來源：東京大學）

相關研究人員認為，一旦超過原型階段，即使保持模組化且易於定製的特性，Poimo的成本效益也將比現有車輛高得多。所以他們計畫繼續最佳化系統，以提高便攜性，減輕重量，舒適性和安全性，並通過其他使用者研究來確定社會可行性和價格。

此外該研究也收到一些質疑的聲音，例如為了保證輕便型需要減少電池的重量，那麼現在原型中的電池可以支持它行駛多長時間。底部的電動輪部分也可以便捷的放入背包嗎？另外，如果具有內建空氣壓縮機，則需要多長時間進行設置和充氣？使用後放回背包需要多長時間，這是否是一個足夠實用的過程，值得使用者帶上這東西來擺脫短暫的步行路程？

總的來看，東京大學團隊研究的Poimo具有很強的靈活性、便攜性和本質安全性，可以提高個人出行的靈活性，甚至可能改變個人習慣的出行方式，帶來共享時代的大變革。

但是，就目前的情況來看，Poimo依舊面臨很多的問題，除了上述的一些質疑外，還有充電時長及充電安全性、總重量7.8kg對於女士和少兒群體並不友好等問題。所以，對於真實的投產運營，依舊有很長的一段路要走。

資料來源：

• Soft yet Strong Inflatable Structures for a Foldable and Portable Mobility
• Inflatable E-Bike Fits in a Backpack
• Poimo: An inflatable ebike that fits in a backpack

本文授權轉載自大數據文摘