2020年04月07日
文/Piero
随着时代进步，人们愈发感受到，用操纵杆来控制方向很不方便：控制该杆，实现车辆拐弯的时候，需要耗费相当大的力气；车辆在颠簸路段行驶时，还非常容易跑偏。也许是因为驾驶用操纵杆控制的车辆，在心爱的妹子面前，还不够有面子；一位名叫德雷克的英国人誓言要让操纵杆退出江湖，于是他每天苦思冥想；终于有一天，他猛然看到了7个中国字：大海航行靠舵手（此处纯属虚构）；于是他想到了将操纵杆与船舵进行结合，圆形方向盘就此诞生。
自打圆形方向盘出现以后，人们就开始尝试把方向盘设计成不同的形状：比如三角形、长方形等，但最终发现圆形或椭圆形才是最适合方向盘的形状。
对于普通驾驶者而言，方向盘一般都需转2圈左右；圆形方向盘能够解决转向力和转向角度的矛盾，且圆周处的转动惯量相同。通俗点讲就是你在转动圆形方向盘时，每一个角度都不会很费劲；当你转动长方形或三角形的方向盘时，那种费劲的感觉会让你癫狂。也许你会说，很多F1赛车的方向盘就不是圆的，要知道赛车重量是影响赛车成绩表现的重要因素；赛车座舱为减轻重量，只能被设计的很小；如果再放一个圆形方向盘的话，不但非常占空间，还不利于赛车手操作。
另外，赛车的转向都是在高速下进行的，车速越高，所需的转向力就越小。高速转向的赛车，方向盘转向角度会基本与车轮转向一致，这就像任性的自行车把手，可谓是想转多少就转多少。因此赛车方向盘不需要被设计成圆形。可能你还会说，农村的三轮车就是把式的，也不是圆形的。没错，很多机动三轮车确实用的把式方向盘；但我们要知道的是三轮车相对重量轻、轴距短，把式方向盘的传动比是1:1，方向控制能够做到灵活快捷。汽车重量相对较大，转向时所需要的转向力自然也很大，而汽车方向盘的传动比约为20:1，因此大重量的汽车仅仅靠把式方向盘是无法完成转向作业的，这也是后期出现的时风、五征等三轮车方向盘，演变成了圆形方向盘的原因。
当方向盘受到外力时，编号为6a的机构能快速向方向盘中心靠拢，而35号结构体能够快速沿着34号结构体的滑槽，朝着A34铰链方向滑动；同时快速向方向盘中心靠拢；33号结构体也会同步靠近方向盘中心，从而实现方向盘整体的快速收拢。简单点说，该方向盘就类似于一只可爱的没有刺的小刺猬，当看到人时，会自动的将身体收拢。
如果在对应铰链节点处加装电机与传动机构，将能够实现方向盘与车体控制系统的连接，从而能够实现方向盘变形的电控；如果电机上加装记忆马达，将能够进一步促进方向盘，自适应性变形。
众所周知，当车辆发生事故时，外界人员进行车内施救，所面临的一大障碍就是方向盘；如果方向盘在受到瞬间冲击后，能够快速收缩变形，将能够大幅度缓冲对人体胸部的伤害；方向盘变形后，留下的更宽阔的身体空间，也将更有利于施救者将驾驶员从车内救出。如果你认为变形方向盘这种黑科技，只有以上的两个功效，那你就有点小看它了。事实上，这种方向盘还能够在自动驾驶模式下，让驾驶员更快的重新控制车辆。
这就像人体的膝跳反射，当人体直接接触的方向盘发生变形时，人体脊髓将控制手臂实现非条件反射，这种非条件反射相对车内警示信号，能够更快速拉回驾驶员的注意力。如果是这样，变形方向盘将为L3级别自动驾驶的发展，提供崭新的方向。目前全球范围内还未出现真正适用于L3级别自动驾驶的法律法规与测试标准，在L3级别自动驾驶过程中，存在事故责任不明的问题。也正是这个原因，让特斯拉、奥迪、沃尔沃、福特等车企对L3级自动驾驶望而却步，转而直接研发L4级自动驾驶。如果安装了变形方向盘的L3级别自动驾驶车辆，能够在识别到风险时，迅速将危险信号传递到方向盘；方向盘瞬间变形，将有利于驾驶员更快的集中已经分散的注意力，进而接管自动驾驶车辆。驾驶员注意力的快速集中，将大大降低L3级别自动驾驶车辆的事故率；与此同时，L3级别自动驾驶车辆中，可以专门设置用以记录方向盘变形数据的黑盒子；事故发生后，可以提取黑盒子中的变形数据作为责任判定的衡量。
如果L3级自动驾驶研发厂商受到变形方向盘的启发，从座椅靠背、头枕、安全带等角度去探索出更多有利于责任判定的衡量，L3级别的责任判定标准将能够快速成型。这样，L3级别自动驾驶的又一春，将很快到来。
据报道，宝马近期向专利局提交了一份带有变形功能的方向盘专利，这将颠覆人类对方向盘的认知。
什么？变形方向盘？
天哪，方向盘都能变形了；我们见到的方向盘不都是圆形或椭圆形么？变形方向盘又是什么黑科技？想了解这些，我们还是从世界上第一辆汽车谈起。方向盘变形记
众所周知，世界上第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨，于1885年10月研制成功的，该车的方向盘是一根能摆动的杆，该杆可以称得上是现代方向盘的鼻祖。
随着时代进步，人们愈发感受到，用操纵杆来控制方向很不方便：控制该杆，实现车辆拐弯的时候，需要耗费相当大的力气；车辆在颠簸路段行驶时，还非常容易跑偏。也许是因为驾驶用操纵杆控制的车辆，在心爱的妹子面前，还不够有面子；一位名叫德雷克的英国人誓言要让操纵杆退出江湖，于是他每天苦思冥想；终于有一天，他猛然看到了7个中国字：大海航行靠舵手（此处纯属虚构）；于是他想到了将操纵杆与船舵进行结合，圆形方向盘就此诞生。
自打圆形方向盘出现以后，人们就开始尝试把方向盘设计成不同的形状：比如三角形、长方形等，但最终发现圆形或椭圆形才是最适合方向盘的形状。
为何圆形或椭圆形更适合？
从安全角度来讲，圆形的方向盘在车辆发生碰撞时，能够减少对驾驶者的伤害；设计成三角形或方形的方向盘，在转向的过程中容易卡住；一旦车辆发生撞击，突出的部分将成为驾驶员西天取经的得力助手。
对于普通驾驶者而言，方向盘一般都需转2圈左右；圆形方向盘能够解决转向力和转向角度的矛盾，且圆周处的转动惯量相同。通俗点讲就是你在转动圆形方向盘时，每一个角度都不会很费劲；当你转动长方形或三角形的方向盘时，那种费劲的感觉会让你癫狂。也许你会说，很多F1赛车的方向盘就不是圆的，要知道赛车重量是影响赛车成绩表现的重要因素；赛车座舱为减轻重量，只能被设计的很小；如果再放一个圆形方向盘的话，不但非常占空间，还不利于赛车手操作。
另外，赛车的转向都是在高速下进行的，车速越高，所需的转向力就越小。高速转向的赛车，方向盘转向角度会基本与车轮转向一致，这就像任性的自行车把手，可谓是想转多少就转多少。因此赛车方向盘不需要被设计成圆形。可能你还会说，农村的三轮车就是把式的，也不是圆形的。没错，很多机动三轮车确实用的把式方向盘；但我们要知道的是三轮车相对重量轻、轴距短，把式方向盘的传动比是1:1，方向控制能够做到灵活快捷。汽车重量相对较大，转向时所需要的转向力自然也很大，而汽车方向盘的传动比约为20:1，因此大重量的汽车仅仅靠把式方向盘是无法完成转向作业的，这也是后期出现的时风、五征等三轮车方向盘，演变成了圆形方向盘的原因。
变形方向盘又是什么黑科技？
从宝马的专利图中可以看到这款方向盘整体轮廓也是圆形，这符合上述我们所讲的方向盘的外形特征。值得称道的是，该变形方向盘的设计颇为巧妙，其在A31、A32、A33、A34、A35等节点使用了与家中菱形挂盘类似的铰链设计，这种设计利于结构折叠；在A36设置了铰链加滑移结构，在编号为35的结构体设置了滑移机构；滑移机构的设计有助于缩减体积。
当方向盘受到外力时，编号为6a的机构能快速向方向盘中心靠拢，而35号结构体能够快速沿着34号结构体的滑槽，朝着A34铰链方向滑动；同时快速向方向盘中心靠拢；33号结构体也会同步靠近方向盘中心，从而实现方向盘整体的快速收拢。简单点说，该方向盘就类似于一只可爱的没有刺的小刺猬，当看到人时，会自动的将身体收拢。
如果在对应铰链节点处加装电机与传动机构，将能够实现方向盘与车体控制系统的连接，从而能够实现方向盘变形的电控；如果电机上加装记忆马达，将能够进一步促进方向盘，自适应性变形。
L3自动驾驶的又一春
据宝马官方资料显示，设计这款具有变形功能的方向盘的初衷，就是为了自动驾驶。当车辆进入自动驾驶模式时，方向盘由圆形收缩成椭圆，以便给驾驶员带来更宽阔的活动空间。 在我看来，这种变形方向盘，不仅能用于自动驾驶丰富车内空间；紧急情况下，也能够保护驾驶员。
众所周知，当车辆发生事故时，外界人员进行车内施救，所面临的一大障碍就是方向盘；如果方向盘在受到瞬间冲击后，能够快速收缩变形，将能够大幅度缓冲对人体胸部的伤害；方向盘变形后，留下的更宽阔的身体空间，也将更有利于施救者将驾驶员从车内救出。如果你认为变形方向盘这种黑科技，只有以上的两个功效，那你就有点小看它了。事实上，这种方向盘还能够在自动驾驶模式下，让驾驶员更快的重新控制车辆。
真的能这样么？
我们可以从斯坦福大学的研究结果找到答案。就在几年前，斯坦福大学的研究人员就曾对可改变形机械方向盘，进行了台架试验。试验结果表明，在紧急情况下，需由司机重新控制自动驾驶汽车时，能够改变形状的机械方向盘比起使用闪烁LED灯警告的方向盘，能更促进司机更快接管。
这就像人体的膝跳反射，当人体直接接触的方向盘发生变形时，人体脊髓将控制手臂实现非条件反射，这种非条件反射相对车内警示信号，能够更快速拉回驾驶员的注意力。如果是这样，变形方向盘将为L3级别自动驾驶的发展，提供崭新的方向。目前全球范围内还未出现真正适用于L3级别自动驾驶的法律法规与测试标准，在L3级别自动驾驶过程中，存在事故责任不明的问题。也正是这个原因，让特斯拉、奥迪、沃尔沃、福特等车企对L3级自动驾驶望而却步，转而直接研发L4级自动驾驶。如果安装了变形方向盘的L3级别自动驾驶车辆，能够在识别到风险时，迅速将危险信号传递到方向盘；方向盘瞬间变形，将有利于驾驶员更快的集中已经分散的注意力，进而接管自动驾驶车辆。驾驶员注意力的快速集中，将大大降低L3级别自动驾驶车辆的事故率；与此同时，L3级别自动驾驶车辆中，可以专门设置用以记录方向盘变形数据的黑盒子；事故发生后，可以提取黑盒子中的变形数据作为责任判定的衡量。
如果L3级自动驾驶研发厂商受到变形方向盘的启发，从座椅靠背、头枕、安全带等角度去探索出更多有利于责任判定的衡量，L3级别的责任判定标准将能够快速成型。这样，L3级别自动驾驶的又一春，将很快到来。
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