Wetenschap
Op het eerste gezicht, dit apparaat (genaamd de Segway TM Menselijke vervoerder ) lijkt niet zo opmerkelijk -- het ziet eruit als een hightech scooter. Maar mensen die het hebben uitgeprobeerd, beweren dat het veel is, veel meer -- een heel andere manier om je te verplaatsen.
decaan Kamen, de uitvinder van de machine, had bijzonder hoge verwachtingen van de Segway. In een interview met Time Magazine, hij beweerde dat zijn machine "voor de auto zal zijn wat de auto was voor paard en wagen."
Hoewel de Segway zijn hype niet helemaal heeft waargemaakt, het is zeker een geweldige machine. In dit artikel, we zullen ontdekken wat de Segway onderscheidt van eerdere voertuigen, en we zullen zien waarom de uitvinder dacht dat het de wereld kon veranderen.
Toen Dean Kamen de Segway onthulde op ABC's "Good Morning America, " beschreef hij de machine als "'s werelds eerste" zelfbalancerend menselijke transporteur." Als je naar de machine in beweging kijkt, je krijgt een idee waar hij het over heeft.
In tegenstelling tot een auto, de Segway heeft maar twee wielen -- het ziet eruit als een gewone steekwagen - toch slaagt het erin om zelf rechtop te blijven.
Om vooruit of achteruit te gaan op de Segway, de rijder leunt gewoon iets naar voren of naar achteren. Om naar links of naar rechts te gaan, de rijder draait het rechter stuur naar voren of naar achteren.
Deze evenwichtsoefening is het meest verbazingwekkende aan de Segway, en het is de sleutel tot de werking ervan. Om te begrijpen hoe dit systeem werkt, het helpt om het model van Kamen voor het apparaat te overwegen - het menselijk lichaam.
Als je opstaat en naar voren leunt, zodat je uit balans bent, je zult waarschijnlijk niet op je gezicht vallen. Je hersenen weten dat je uit balans bent, omdat vloeistof in je binnenoor verschuift, dus het triggert je om je been naar voren te zetten en de val te stoppen. Als je naar voren blijft leunen, je hersenen zullen je benen naar voren blijven duwen om je rechtop te houden. In plaats van te vallen, je loopt vooruit, een stap tegelijk.
De Segway doet ongeveer hetzelfde, behalve dat het wielen heeft in plaats van poten, een motor in plaats van spieren, een verzameling microprocessors in plaats van een brein en een reeks geavanceerde kantelsensoren in plaats van een balanssysteem voor het binnenoor. Net als je brein, de Segway weet wanneer je naar voren leunt. Om het evenwicht te bewaren, hij draait de wielen met precies de juiste snelheid, dus je gaat vooruit.
In de volgende sectie, we zullen kijken naar de onderdelen waaruit de Segway bestaat.
Segway terugroepenOp 14 sept. 2006, Segway, Inc., riep alle 23 terug, 000 scooters die tot nu toe zijn gefabriceerd vanwege een softwareprobleem waardoor de wielen van richting kunnen veranderen. Verschillende rijders zijn van hun Segways gevallen en hebben verwondingen opgelopen zoals gebroken tanden en een gebroken pols. Segway biedt een gratis software-upgrade die het probleem zal oplossen, die verkrijgbaar is bij Segway-dealers en servicecentra [ref].
Inhoud
Op zijn meest elementaire, de Segway is een combinatie van een reeks sensoren, een controlesysteem en een motorsysteem. In deze sectie, we zullen elk van deze elementen bekijken.
de primaire sensor systeem is een samenstel van gyroscopen. Een basisgyroscoop is een draaiend wiel in een stabiel frame. Een ronddraaiend object is bestand tegen veranderingen in zijn rotatie-as, omdat een uitgeoefende kracht meebeweegt met het object zelf. Als je op een punt aan de bovenkant van een draaiend wiel drukt, bijvoorbeeld, dat punt beweegt naar de voorkant van het wiel terwijl het nog steeds de kracht voelt die je hebt uitgeoefend. Terwijl het krachtpunt blijft bewegen, het oefent uiteindelijk kracht uit op tegenovergestelde uiteinden van het wiel - de kracht brengt zichzelf in evenwicht. (Zie Hoe gyroscopen werken voor meer informatie).
Vanwege de weerstand tegen kracht van buitenaf, een gyroscoopwiel behoudt zijn positie in de ruimte (ten opzichte van de grond), zelfs als je hem kantelt. Maar het frame van de gyroscoop kan vrij in de ruimte bewegen. Door de positie van het spinnewiel van de gyroscoop ten opzichte van het frame te meten, een nauwkeurige sensor kan de toonhoogte van een object (hoeveel kantelt het weg van een rechtopstaande positie) en zijn toonhoogte (hoe snel het kantelt).
Een conventionele gyroscoop zou omslachtig en moeilijk te onderhouden zijn in dit soort voertuigen, dus de Segway krijgt hetzelfde effect met een ander soort mechanisme. Segways gebruiken een special vaste-stof hoeksnelheidssensor gebouwd met behulp van silicium. Dit soort gyroscoop bepaalt de rotatie van een object met behulp van de Coriolis effect op zeer kleine schaal.
Simpel gezegd, het Coriolis-effect is de schijnbare draaiing van een bewegend object ten opzichte van een ander roterend object. Bijvoorbeeld, een vliegtuig dat in een rechte lijn reist, lijkt te draaien omdat de aarde eronder draait.
Een typische solid-state siliciumgyroscoop bestaat uit een kleine siliciumplaat die op een steunframe is gemonteerd. De siliciumdeeltjes worden bewogen door een elektrostatische stroom over de plaat aangebracht. De deeltjes bewegen op een bepaalde manier, waardoor de plaat op een voorspelbare manier gaat trillen. Maar wanneer de plaat om zijn as wordt gedraaid (dat wil zeggen, wanneer de Segway in dat specifieke vlak draait), de deeltjes verschuiven plotseling ten opzichte van de plaat. Dit verandert de trilling, en de verandering is in verhouding tot de mate van rotatie. Het gyroscoopsysteem meet de verandering in trillingen, en geeft deze informatie door aan de computer. Op deze manier, de computer kan uitzoeken wanneer de Segway langs bepaalde assen draait. (Bekijk deze site voor meer informatie over solid-state siliciumgyroscopen).
De Segway HT heeft vijf gyroscopische sensoren, hoewel het er maar drie nodig heeft om voorwaartse en achterwaartse toonhoogte te detecteren en naar links of rechts te leunen (genaamd "rollen"). De extra sensoren voegen redundantie toe, om het voertuig betrouwbaarder te maken. Aanvullend, de Segway heeft twee kantelsensoren gevuld met elektrolytvloeistof. Zoals je binnenoor, dit systeem berekent zijn eigen positie ten opzichte van de grond op basis van de helling van het vloeistofoppervlak.
Alle kantelinformatie wordt doorgegeven aan het "brein" van het voertuig, twee elektronische controller printplaten bestaande uit een cluster van microprocessors. De Segway heeft in totaal 10 microprocessors aan boord, die opscheppen, in totaal, ongeveer drie keer de kracht van een normale pc. Normaal gesproken, beide borden werken samen, maar als een bord kapot gaat, de andere neemt alle functies over zodat het systeem de rijder op de hoogte kan stellen van een storing en netjes kan afsluiten.
De Segway vereist zoveel denkkracht omdat hij uiterst nauwkeurige aanpassingen moet maken om niet om te vallen. Bij normaal bedrijf, de besturingskaarten controleren de positiesensoren ongeveer 100 keer per seconde. De microprocessors draaien een geavanceerd stuk software dat alle stabiliteitsinformatie bewaakt en de snelheid van verschillende elektromotoren dienovereenkomstig aanpast. De elektromotoren, die worden aangedreven door een paar oplaadbare nikkel-metaalhydride (NIMH) of lithium-ion (Li-ion) batterijen, kan elk van de wielen onafhankelijk van elkaar draaien met variabele snelheden.
Wanneer het voertuig naar voren leunt, de motoren draaien beide wielen naar voren om te voorkomen dat ze kantelen. Wanneer de auto achterover leunt, de motoren draaien beide wielen achteruit. Wanneer de berijder de stuurbediening bedient om naar links of rechts te draaien, de motoren draaien het ene wiel sneller rond dan het andere, of draai de wielen in tegengestelde richtingen, zodat het voertuig draait.
Dit is zeker een geweldige machine, maar is het echt zo belangrijk als internet, zoals sommigen beweren? In de volgende sectie, we zullen zien wat voor impact deze machine kan hebben op de moderne wereld.
Uitvinder Dean Kamen geeft toe dat de Segway de auto nooit helemaal kan vervangen, omdat het niet bijna dezelfde mogelijkheden heeft. Het standaard HTi80-model gaat alleen over 12 mijl per uur (20 km/u), en het moet ongeveer zes uur lang worden aangesloten op de elektrische stroom van het huis om genoeg sap op te slaan voor een reis van 24 km. Blijkbaar, dit soort machine zou je niet veel goeds doen tijdens een cross-country roadtrip.
Maar Kamen gelooft wel dat de Segway een superieure optie is om door een stad te reizen. Auto's nemen veel ruimte in beslag, dus zodra je een groep mensen hebt die in een beperkt gebied rijden (zoals een stadsstraat), krijg je zware files. Het is ook een gedoe om auto's te parkeren, en ze zijn erg duur in onderhoud. Globaal genomen, een auto is geen optimale machine voor korte ritjes in een drukke omgeving.
De Segway is maar iets groter dan een persoon, dus het veroorzaakt niet zo veel congestie als een auto. Als een stoep voertuig , het laat forenzen door de menigte ritselen, de rijbaan volledig overslaan. Net als scooters en fietsen, de voertuigen zullen van jaar tot jaar betrokken zijn bij een groot aantal voetgangersongevallen. Maar de supporters van de Segway zeggen dat het ongeveer net zo gevaarlijk is als lopen, omdat het voertuig met relatief lage snelheden rijdt.
Hoewel het mensen niet op topsnelheid naar hun bestemming kan brengen, de Segway kan langzaam rijden, bumper aan bumper verkeer. Als ze eenmaal op hun bestemming zijn, rijders kunnen hun Segways naar binnen dragen zonder zich zorgen te maken over parkeren. En het is niet nodig om langs het tankstation te gaan, aangezien het voertuig op gewone rijdt huishoudelijke elektriciteit .
Segways zijn ook goede machines om overvolle magazijnen te omzeilen, waar krappe gangen het moeilijk maken om grotere voertuigen te gebruiken. Mensen vinden ze misschien handig om zich in grote voetgangersgebieden te verplaatsen, zoals luchthavens of pretparken. Er is echt geen limiet aan hoe mensen het voertuig kunnen gebruiken. De Segway past op de meeste plaatsen waar u loopt, maar dan kom je er sneller en je zult niet veel energie verbruiken.
Tot dusver, de Segway heeft niet veel vooruitgang geboekt door de wereld te veranderen. Sinds 2002, de verkoop liep slechts in de tienduizenden. Het forse prijskaartje is waarschijnlijk een obstakel geweest. Echter, het bedrijf heeft onlangs aangekondigd dat het financierings- en leasingopties zal aanbieden. Segway hoopt ook dat stijgende gasprijzen zullen helpen om de verkoop te stimuleren.
Kamen gelooft dat steeds meer mensen de machine zullen willen, nadat ze ermee vertrouwd zijn geraakt en hebben gezien waartoe het in staat is. Hiertoe, hij richtte zich aanvankelijk op overheidsinstanties en grote bedrijven, niet de consumentenmarkt. Drie groepen in Atlanta, Georgië, waaronder de politie van Atlanta, waren de eersten die de Segway uitprobeerden in de straten van de stad. Momenteel zijn er verschillende politiediensten, waaronder de politie van Chicago, gebruik het HT i180 Police-model.
de centaurSlechts drie jaar na het eerste mobiele wonder, de mensen van Segway concentreerden zich op een vierwielige, sportievere broer of zus voor de originele Segway - momenteel de Centaur genoemd.
Absoluut een zeer vergelijkbare afstamming delen (de belangrijkste gyroscoop-gebalanceerde basis), de nieuwe jongen op het Segway-blok is uitgerust met meer dan twee extra wielen. De besturing maakt gebruik van zowel drive-by-wire-technologie als reguliere stuurmechanica. Hoewel het ontwerp met vier wielen het extra wendbaarheid en een beetje meer snelheid geeft, bestuurders kunnen schakelen tussen het gebruik van alle vier de wielen of slechts twee.
Zie het als het hebben van een SUV:voor rijden op straat, het is niet nodig om de vierwielaandrijving in uw Touareg in te schakelen; maar als je het off-road wilt doen, het vermogen is er. Centaur is een SUV, ook - een "Segway"-bedrijfsvoertuig, meer terrein kunnen bestrijken, letterlijk, dan zijn oudere broer.
Voor nu, de Centaur is slechts een prototype in ontwikkeling.
Lees verder
Deze specificaties zijn voor het standaard HT i180-model. Segway biedt ook vier extra modellen:de HT i180 Police, de Cross-Terrain Transporter (XT), de Golf Transporter (GT) en de p133, een kleine, lichtgewicht model. Om aanvullende specificaties te bekijken, bekijk Segway's productenpagina.
Voor informatie over de ontwikkeling van de Segway en het verhaal van zijn maker, bekijk de links op de volgende pagina.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com