SEGlife на Флисенси
Принцип на работа
Кога Дин Камен го претстави личниот транспортер Сегвеј (ПТ) во емисијата „Добро утро Америка“ на АБЦ, тој го опиша уредот како „првото само-балансирано транспортно средство за луѓе во светот“. Ако го погледнете уредот во движење, разбирате што тој мисли. За разлика од автомобил, Segway има само две тркала. Посебното нешто во врска со тоа: тој е во состојба да стои исправено независно.
Да се качат на Segway PT напред или назад за да се движи, возачот малку се наведнува напред или назад. До после лево или десно За да управува, возачот едноставно го движи LeanSteer Рачка лево или десно.
Како работи динамичката стабилизација
Способноста самостојно да одржува рамнотежа е најфасцинантен квалитет на Segway PT и е клучот за неговото работење. За да разбереме како работи овој систем, корисно е да се погледне моделот на Камен за уредот - човечкото тело.
Ако станувате и се наведнувате напред толку многу што ќе ја изгубите рамнотежата, обично нема да паднете на лицето. Мозокот знае дека не сте во рамнотежа затоа што течноста во внатрешното уво се поместила. Значи, тоа ве тера да ја движите ногата напред за да избегнете паѓање. Сè додека се наведнувате напред, мозокот продолжува да ги движи нозете напред. Наместо да паѓате, одите напред, чекор по еден.
Segway PT го прави прилично истото, освен што има тркала наместо стапала, мотор наместо мускули, колекција на микропроцесори наместо мозок и група софистицирани сензори за рамнотежа наместо чувство на рамнотежа во внатрешното уво. Како нашиот мозок, Segway PT знае кога треба да се наведнува напред. За да се одржи рамнотежата, тој ги завртува тркалата со точно вистинска брзина и се движите напред. Сегвеј го нарекува ова однесување “Динамичка стабилизација„и го патентираше овој уникатен процес што му овозможува на Segway PT да балансира на само две тркала.
Мозокот и мускулите
Segway PT се состои од еден интелигентна мрежа на сензори, механички компоненти, погонски систем и системи за управување. Во моментот кога ќе стапнете на уредот, пет жироскопски сензори и два сензори за забрзување почнуваат да го анализираат теренот и положбата на вашето тело 100 пати во секунда.
Segway PT користат специјален сензор за агол на цврста состојба. Овој тип на сензор за гироскоп ја проценува ротацијата на објектот во многу мал обем, земајќи го предвид ефектот Кориолис.
Силата Кориолис го опишува ефектот дека телата што се движат се отклонуваат во ротирачки референтен систем од гледна точка на ко-ротирачки набудувач. На пример, ако наб anудувате авион што се чини дека лета во права линија, оваа линија изгледа закривена бидејќи земјата се движи под.
Сегвеј ПТ има пет Сензори за гироскоп, иако би му биле потребни само три за да ја добие Префрлување на тежината Измерете напред и заден (наречен „чекор“), поместување на тежината налево и надесно (наречено „ролна“) и управување налево или надесно (наречено „про yир“). Дополнителните сензори се користат за вишок за да го направат производот уште посигурен. Информациите за смената на тежината на возачот и неговите управувачки движења се пренесуваат на „мозокот“ на Segway PT заедно со информациите од дополнителни сензори за агол на навалување.
Мозокот се состои од две излишни електронски плочки, секоја опремена со група микропроцесори. Батериите и намотките на моторот исто така се дуплираат. Овие работат заедно и го делат обемот на работа потребен за нивно возење. Segway PT исто така има неколку дополнителни микропроцесори. На возилото му треба толку многу компјутерски капацитет затоа што треба да направи прецизни пресметки во најкус можен рок за да го спречи неговото превртување. Ако плоча не успее додека возите (или нејзината придружна батерија, намотки на моторот или жици), другата половина ги презема сите функции. Системот го известува возачот за грешката и може да се деактивира на контролиран начин.
Микропроцесорите ги користи напредниот софтвер кој го контролира возилото. Оваа програма ги следи сите информации што пристигнуваат од сензорите за жироскоп и соодветно ја прилагодува брзината на електричните мотори. Електромоторите, кои се напојуваат од две литиум-јонски батерии на полнење, можат да го движат секое тркало независно со различна брзина.
Кога возилото е навалено напред, моторите ги движат двете тркала напред за да спречат да се преврти. Кога возилото е навалено наназад, моторите ги движат двете тркала наназад. Кога возачот ќе го сврти кормилото LeanSteer за да сврти лево или десно, моторите се движат едното тркало побрзо од другото или ги движат тркалата во спротивни насоки за да се сврти возилото. За време на возењето, Segway PT управува точно со радиусот на кривината, што е потребно за одржување рамнотежа при земање предвид на центрифугалните сили.
Технологија и компоненти
SEGWAY содржи десетици одделни делови кои се внимателно дизајнирани, произведени и тестирани за да работат заедно во синхрона единица. Компонентите на SEGWAY HT опишани подолу вклучуваат контролни кола, сензори за рамнотежа, мотори, запчаници, гуми, тркала и батерии.
Контролна единица
Две софистицирани контролни табли од Delphi Electronics обезбедуваат и мозок и мускули за системот. Делфи Електроникс е избрана за партнер засновано врз нивното искуство во масовно производство на високо квалитетна автомобилска електроника за апликации што бараат повеќе како воздушни перничиња.
Секоја контролна табла е опремена со процесор на сигнал Texas Instruments, кој го следи целиот систем на SEGWAY HT и проверува 100 пати во секунда за грешки или други услови за кои е потребен итен одговор. Ги чита информациите од сензорите за рамнотежа (BSA) за да се утврди дали возачот е потпрен напред или назад. Оваа информација резултира во моментална енергија од испраќањето на батериите до моторите преку сет од 12 „транзистори со голема ефект на поле со висока струја“ (FET). Овие пресметки се одвиваат сто пати во секунда и моторите се прилагодуваат до илјада пати во секунда - време на одговор што е далеку од човечката перцепција. Иако секоја контролна табла може целосно да го контролира SEGWAY HT ако другата плоча не успее (секоја плоча е поврзана со електричното коло на двата мотори), компјутерската моќ се дели под нормални услови на работа.
Сензори за рамнотежа
Мрежата на сензори за рамнотежа (BSA), произведена од Силициум Сенсинг Системи, е елегантно конструиран, исклучително робустен, но исклучително чувствителен уред.
Оваа мала коцка, долга околу 3 инчи, содржи пет фиксни сензори на проток на вибрации на жилаци (жироскопи) кои го користат ефектот Кориолис за мерење на брзините на вртење. Овие мали прстени се направени за да вибрираат електромеханички. Кога се ротираат, се создава мала сила што може да се мери со електрониката на внатрешниот сензор.
Секој жироскоп е прикачен под свој агол, што овозможува да се измерат различните насоки на движење. Внатрешните компјутери на SEGWAY континуирано ги споредуваат информациите од сите пет жироскопи со цел да се одлучи дали еден од петте сензори доставува неточни податоци. Ако е тоа така, податоците од преостанатите сензори ќе се користат додека не се случи контролирано безбедносно исклучување.
Два сензори за наклон, кои се исполнети со електролитна течност, даваат информации за гравитацијата - на ист начин како што работи нашето внатрешно уво со нашето чувство за рамнотежа. БСА се следи од два независни микропроцесори и е поделена на две независни половини заради вишок. Дури и комуникацијата помеѓу половините е оптичка за да се спречи електрични дефекти од едната страна да се шират на другата.
Мотори
Моторите SEGWAY HT се уникатни по многу нешта. Произведени од Pacific Scientific, поделба на Данахер, тие се најмоќните мотори во нивната класа тежина и големина што некогаш биле во масовно производство. Секој мотор нуди континуирана моќност од 1,5 KW - тоа е 2 КС!
Моторите користат серво технологија без четки, што значи дека нема контакти што би можеле да се истрошат и да ги намалат перформансите. Магнетите се направени од многу моќен метал од ретка земја: неодимиум-железо-бор. Секој мотор е опремен со две независни намотки, од кои секоја е контролирана од сопствената контролна табла. Во нормални услови на работа, двете намотки работат паралелно и го делат товарот. Во случај на дефект, моторот може веднаш да ја деактивира неисправната страна и да ги користи преостанатите намотки за да ја задржи контролата на SEGWAY HT сè додека не застане. Моторот е внимателно наместен за излез до 8000 вртежи во минута, што овозможува многу високи нивоа на моќност во мал пакет. Непотребни, бесконтактни, аналогни сензори даваат повратна информација од моторот до SEGWAY HT со мерење на положбата на магнетите. Оската на моторот е единствениот подвижен дел.
Преносливост
Гуми и тркала
Мишелин беше еден од првите партнери во развојот на SEGWAY HT. Гумите на SEGWAY HT се специјално развиени за овој производ, користејќи уникатно соединение за гуми (соединение од силициум диоксид наместо традиционално користени материјали на база на јаглерод). Ова нуди зголемено задржување и го минимизира формирањето на ознаки, особено на внатрешните површини. Гумите се без цевки и бараат само мал внатрешен притисок во гумите. Овој посебен развој ја зголемува удобноста при возење и ја минимизира отпорноста на триење.
Гумата е поставена на подеднакво уникатно тркало: тркалото е изработено од напредна инженерска термопластика избрана во соработка со GE Plastics. Композитниот материјал овозможува мала тежина, одлична издржливост и ја намалува бучавата од погонскиот систем. Тркалото се фрла околу фалсификувана челична рамка без употреба на сврзувачки елементи кои со текот на времето може да се олабават. Суспензијата помеѓу оваа рамка и односот на запчаниците е направена од патентиран шестоаголен конусен систем. Со тоа тркалото може да се монтира или отстрани со една навртка, но сепак ја има безбедноста на системот со повеќе завртки што обично се користи во конвенционалните апликации.
Батерии
SEGWAY HT користи две 72 волти NiMH батерии развиени во соработка со SAFT (подизведувач на Алкател). Овие хибридни клетки од никел-метал даваат најголема можна енергетска изведба според хемијата достапна денес. Тие се оптимизирани за одржување на балансот на SEGWAY HT во најекстремни услови. Ова не се обични батерии на мобилен телефон!
Секоја батерија се состои од мрежа на ќелии со високи перформанси и специјално развиена контролна табла, која трајно ги следи температурата и напонот на батеријата во различни точки. Оваа компонента е вклучена во друга еднократна апликација од GE Thermoplastics. Кутијата на батеријата е запечатена со метод на заварување со вибрации, што формира единствена, континуирана структура од надворешната страна на композитот. Печатот штити од влага и е толку силен што ги издржа сите екстремни тестови за кои нашите техничари помислија без проблеми.
Електрониката интегрирана во батеријата овозможува „интелигентно“ полнење. Сопственикот треба само да го поврзе SEGWAY HT со приклучок и батеријата автоматски ја избира соодветната брзина на полнење врз основа на температурата, напонот и нивото на полнење. Батериите се полнат брзо, а потоа одат во режим на баланс и одржување. Сопственикот на SEGWAY HT не мора да се грижи за времето - само приклучете го, а останатото се прави автоматски.
Под нормални услови на работа, SEGWAY HT внимателно ги следи и батериите и рамномерно ги празне батериите. Во мала веројатност од откажување на батеријата, системот може да работи и на една батерија и ќе одржува рамнотежа сè додека не се доведе до безбедно запирање.
Како се чувствува
Возењето со Segway PT не може да се спореди со некое друго искуство, бидејќи претходно не било направено ништо слично. Чекор и инстинктите ќе ви кажат како да одржувате рамнотежа, како и секое друго редовно превозно средство на две тркала. Речиси веднаш ќе забележите дека Segway балансира за вас како да е продолжение на вашето тело. Наведнете се малку напред и ќе видите дека Segway PT не ве транспортира сам по себе, туку одговара на вас и вашите упатства.
Дали се сеќавате на соништата каде се чувствувавте како да летате? Чувствувате слобода, спокојство и самодоверба. Имате чувство дека земјата се движи под вас, но не ја допирате. Тие се лизгаат над него. Чувствувате сила и брзина, чувствувате сигурност и целосна контрола. Сè се чувствува природно, безбедно и инстинктивно. Чувството е да се вози Segway PT.
Еве што рекоа луѓето кои се возеле на Segway PT за неговите интуитивни и летачки својства:
"Моја проценка е дека Segway HT е многу забавен за возење. Безбеден е, стабилен и импресивна примена на дигитална технологија. Лесно е да се научи да се вози и, на многу начини, фантастично".
Волт Мосберг, Волстрит журнал
„Возењето со Сегвеј е толку интуитивно, што се чувствува како да е некако поврзано со централниот нервен систем“.
Fortune Magazine
„Сегвеј е неверојатно стабилен, без оглед дали е во мирување или возеше“.
Дан Бриклин, ко-пронаоѓач на VisiCalc, првата електронска табела