自転車は何故倒れないのか

車輪が回っているから、立ってられます。

地球ゴマというのをご存じでしょうか。
あれと原理は同じですね。
回転する物は、同じ姿勢を維持しようとします。

後輪だけが回るローラ台は、フレームを支えて固定しております。
というわけで、誰でも立ったままで自転車に乗れますよ。
その分だけ、フレームに余計な負荷がかかります。
前輪と後輪が回るタイプのローラ台だと、普通に道路を走っているのと同じく両手を離した状態でいるのには練習が必要です。
慣れれば、プロの人と同じく自転車に乗ったままジュースを飲んだり、バナナの皮をむくなど出来るようになります。
まあ、プロの選手でも両手放しが出来ない人もいますけど

自転車のホイールだけで考えてみてください。

ホイールと立てて、手を離すとすぐに倒れてしまいます。
でも、立てたホイールを「えいやっ」と転がすと、しばらく倒れずに転がってから倒れます。厳密には転がりはじめから、ホイールは倒れ始めています。完全に倒れるまでに一定の距離を移動しているにすぎないのです。

最終的に同じように倒れても、倒れるまでにかかる時間がかなり違います。自転車も同じことが言えます。
人間が倒れるまでの時間にバランスをとっているので、自転車は長時間倒れずに進むことができます。
ホイールを転がして倒れるまでの時間は転がる速度に影響され、速度が速ければ倒れるまでの時間も長くなります。

自転車で極低速走行が難しいのはそのためです。で、高速になればなるほど安定するかと言えば、そうではありません。違う要素（小石、道路のギャップなど）により 60km/h で数キロ走行すると神経がかなり疲れてしまいます。

３本ローラーは移動はしないが回転することによって転がっているときと同じような状況を作っていると思えばいいのではないでしょうか。

ちなみにロボットなどについてですが、CPU の処理速度が遅かった頃には実現不可能だったと思います。
たとえば、人間は なれるとボールの落下位置を予測して、ボールをキャッチすることができます。これを機械でやろうとすると、ボールの速度、角度など計算すべきことが多すぎて、非現実的です。たとえば某国のミサイル迎撃システム並みの物が必要になる（？）
自転車でも同じように人間は予測しながら無意識のうちに修正しています。機械的にやった場合は、ジャイロセンサー、回転センサーなどを多数必要とし、さらに転倒してしまうまでの間にそれらのデーターを処理し、行動に移さなければなりません。
それらの理由からロボットは自転車に乗らなかったのだと思います。
今後は変わっていくでしょうが。

＞競輪選手はローラーの上で自転車は止まったまま、後ろの車輪だけが回っていて普通に立っています。

間違っているところがありますので、訂正しますね。

競輪選手など自転車競技選手が使うローラー台（3本ローラー）は、後輪だけが回っているわけではありません。
後輪の回転がそれを受ける後ろ側のローラー2本を回転させ、その2本のうちの前側のローラーから前輪の部分にあるローラーへゴムベルトで繋がっていて、前輪を回転させるようになっています。

前輪が回転しないと、バランスがとれず自立する事は出来ません。
自転車に限らず、2輪車は前輪が回転する事で、比較的簡単にバランスを保って自立走行しているのです。

＃２です。

>セルフステアリングという現象は人間の反射神経によるものでしょうか。
正確に言うと自転車（二輪車）という乗り物が本来持っている機能を人間が補助と言うか無意識に操作した結果です。

ラジコンなどで再現されているかどうかは分かりませんが、村田製作所が「ムラタセイサク君」という自転車に乗ったロボットを再現しています。

これは自転車側にはモータとか機械的に制御する機構を持たず、ロボットの側にペダルを漕ぐ機能とバランスを取らせる機能を持たせ倒れずに進むモノでした。

参考URL：http://journal.mycom.co.jp/articles/2005/10/07/c …

自転車が左に傾くとハンドルの自動的に左に切れて、あるいは人が左にハンドルを切って自転車が左側に移動します。

これは直立した人間が左に傾いたら、左に両足を移動させればバランスを立て直すことができることと同じです。
止まった状態だと、自転車が左右に移動しないのでバランスが難しいのだと思います。
止まって自転車のバランスを取る人は、BMXならハンドル曲げて前後に動いて自転車を左右方向に調整してますし、MTBなら軽くジャンプして左右方向に調整しています。

競輪選手のローラー台については、ハンドルが動くのでローラー台上を自転車が左右に移動するのでバランスが取れます。

ただし、普通に走るよりもローラー台はバランスは難しいです。静止してのバランスも難しいですね。道路上の走行と違って体に遠心力が働かないことが理由だと思います。
傾いた状態のまま走行できるのは、、遠心力と重力がつり合っている状態ですから。

セルフステアリングという現象で倒れません。

分かり易く言うとまっすぐ走っている時でも小刻みに左右にハンドルは振れているのです。
ハンドルを固定したバイクなり自転車では全く進むことが出来ないでしょう。

二輪車の走行の仕組みを説明しようとすると本が一冊出来てしまうくらい複雑な工学的仕組みがあるのでここでは割愛します。

競輪の練習用のローラーは後輪が回ると同じ回転数が前輪部分のローラーにも伝わり走行時と同等の状態になります。ただし素人さんの脚力でローラーを使いこなすのは難しいですね。多少慣れれば出来るようになると思います。

あなたは二人の人に両側から引っ張られています。

一人は小柄な女性。もう一人は巨漢。さてあなたはどっちの側に移動するでしょうか？

この考えを推進力と重力との引っ張りあいに置き換えればわかりやすいでしょう。つまり重力より推進力が勝っていれば倒れないのです。