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Cómo funcionan los Segways

Cómo funcionan los Segways
Satisfacer
  1. Piezas de Segway
  2. Segway vs coche
  3. Especificaciones segway

Piezas de Segway

El Segway consta de cuatro componentes principales: la rueda y el conjunto del motor, el sistema de sensores, el cerebro de la placa de circuito y el sistema de control del operador.

Foto cortesía de Segway, LLC

En su forma más básica, el Segway es una combinación de una serie de sensores, un sistema de control y un sistema de motor. En esta sección, veremos cada uno de estos elementos.

El primario sistema de sensores es un conjunto de giroscopios. Un giroscopio básico es una rueda que gira dentro de una estructura estable. Un objeto en rotación resiste cambios en su eje de rotación porque una fuerza aplicada se mueve con el objeto mismo. Por ejemplo, si presiona un punto sobre una rueda que gira, ese punto se moverá hacia la parte delantera de la rueda mientras todavía siente la fuerza aplicada. A medida que cambia el punto de fuerza, termina aplicando una fuerza a los extremos opuestos de la rueda: la fuerza se equilibra. (Consulte Cómo funcionan los giroscopios para obtener más información).

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Debido a su resistencia a la fuerza externa, la rueda del giroscopio mantendrá su posición en el espacio (en relación con el suelo), incluso si la inclina. Pero el marco del giroscopio se moverá libremente en el espacio. Al medir la posición de la rueda del giroscopio en relación con la estructura, un sensor preciso puede detectar la tierra de un objeto (qué tan lejos se inclina de la posición vertical), así como su propia tasa de paso (qué tan rápido se inclina).

Un giroscopio convencional sería voluminoso y difícil de mantener en este tipo de vehículo, por lo que el Segway logra el mismo efecto con un tipo de mecanismo diferente. Los segways usan un sensor de velocidad angular semiconductor construido en silicona. Este tipo de giroscopio determina la rotación de un objeto usando el efecto Coriolis a muy pequeña escala.

En pocas palabras, el efecto Coriolis es la aparente rotación de un objeto en movimiento en relación con otro objeto en rotación. Por ejemplo, un avión que viaja en línea recta parece estar girando porque la Tierra gira por debajo.

Un giroscopio de silicio de estado sólido típico consiste en una pequeña placa de silicio montada sobre una estructura de soporte. Las partículas de silicio se desplazan de a corriente electrostática aplicado a la placa. Las partículas se mueven de una forma particular, lo que hace que la placa vibre de forma predecible. Pero cuando la placa gira sobre su propio eje (es decir, cuando el Segway gira en ese plano específico), las partículas se mueven repentinamente en relación con la placa. Esto cambia la vibración y el cambio es proporcional al grado de rotación. El sistema giroscópico mide la variación de vibraciones y transmite esta información a la computadora. De esta manera, la computadora puede determinar cuándo el Segway está girando a lo largo de ciertos ejes. (Consulte este sitio web para obtener más información sobre giroscopios de silicio de estado sólido).

El Segway HT tiene cinco sensores giroscópicos, aunque tres son suficientes para detectar la inclinación hacia adelante y hacia atrás y hacia la izquierda o hacia la derecha (llamada “balanceo”). Los sensores adicionales agregan redundancia para hacer que el vehículo sea más confiable. Además, el Segway tiene dos sensores de inclinación llenos de líquido electrolítico. Al igual que su oído interno, este sistema determina su posición en relación con el suelo en función de la pendiente de la superficie del fluido.

Toda la información sobre la inclinación se transmite al “cerebro” del vehículo, controladores de dos circuitos electrónicos que comprende un grupo de microprocesadores. El Segway tiene un total de 10 microprocesadores a bordo, que en total tienen aproximadamente tres veces la potencia de una PC típica. Normalmente, las dos tarjetas funcionan juntas, pero si una tarjeta falla, la otra tarjeta se hará cargo de todas las funciones para que el sistema pueda notificar al conductor de una falla y apagarse sin problemas.

El Segway requiere mucha energía cerebral, ya que debe realizar ajustes extremadamente precisos para evitar caídas. Durante el funcionamiento normal, las tarjetas de control comprueban los sensores de posición aproximadamente 100 veces por segundo. Los microprocesadores ejecutan un software avanzado que monitorea toda la información de estabilidad y ajusta la velocidad de diferentes motores eléctricos en consecuencia. Los motores eléctricos, que funcionan con un par de baterías recargables de níquel-hidruro metálico (NIMH) o de iones de litio (Li-ion), pueden hacer girar cada rueda de forma independiente a distintas velocidades.

Cuando el vehículo se inclina hacia adelante, los motores hacen girar ambas ruedas hacia adelante para evitar que vuelque. Cuando el vehículo se inclina hacia atrás, los motores hacen retroceder ambas ruedas. Cuando el conductor opera el control del manillar para girar hacia la izquierda o hacia la derecha, los motores giran una rueda más rápido que la otra o giran las ruedas en direcciones opuestas, por lo que el vehículo gira.

Ciertamente es una máquina increíble, pero ¿es realmente tan importante como Internet, como algunos afirman? En la siguiente sección, veremos qué tipo de impacto puede tener esta máquina en el mundo moderno.

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Segway vs coche

Varios modelos alternativos de Segway de una de las solicitudes de patente de Dean Kamen
Varios modelos alternativos de Segway por uno de Dean Kamen patentar formas

Foto cortesía de la Oficina de Marcas y Patentes de los Estados Unidos

El inventor Dean Kamen admite que el Segway nunca puede reemplazar completamente al automóvil, ya que no tiene las mismas capacidades. El modelo estándar HTi80 solo funciona 12 millas por hora (20 km / h) y debe estar conectado a la electricidad doméstica durante unas seis horas para almacenar suficiente jugo para un viaje de 24 km. Por supuesto, este tipo de coche no le serviría de mucho en un viaje por el país.

Pero Kamen cree que el Segway es la mejor opción para moverse por la ciudad. Los automóviles ocupan mucho espacio, por lo que tan pronto como un grupo de personas conduce en una zona de tráfico restringido (como una calle de la ciudad), hay grandes atascos de tráfico. También es un problema aparcar los coches y el mantenimiento es muy caro. En general, un automóvil no es el automóvil ideal para viajes cortos en un área concurrida.

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El Segway es solo un poco más alto que una persona, por lo que no causa la misma congestión que un automóvil. Como uno vehículo de acera, permite a los pasajeros moverse entre la multitud, evitando las calles por completo. Al igual que los scooters y las bicicletas, los vehículos estarán involucrados en un buen número de peatones atropellados de año en año. Pero los partidarios del Segway dicen que es tan peligroso como caminar, ya que el vehículo viaja a velocidades relativamente bajas.

Si bien el Segway no puede llevar a las personas a su destino a toda velocidad, puede atascarse en el tráfico lento, de parachoques a parachoques. Una vez en el destino, los ciclistas pueden llevar sus Segways adentro sin preocuparse por el estacionamiento. Y no es necesario detenerse en la estación de servicio, ya que el vehículo se mueve normalmente. electricidad domestica.

Los segways también son buenas máquinas para moverse por almacenes abarrotados, donde los pasillos estrechos dificultan el uso de vehículos más grandes. Las personas pueden encontrarlos útiles para moverse por grandes áreas peatonales, como aeropuertos o parques de atracciones. Realmente no hay límite en la forma en que las personas pueden usar el vehículo. El Segway se adapta a la mayoría de los lugares por los que puede caminar, pero lo llevará más rápido y no gastará mucha energía.

Hasta ahora, el Segway no ha avanzado mucho en cambiar el mundo. Desde 2002, las ventas han sido de solo decenas de miles. El alto precio probablemente fue un obstáculo. Sin embargo, la compañía anunció recientemente que ofrecerá opciones de financiamiento y arrendamiento. Segway también espera el aumento de los precios de la gasolina ayudan a impulsar las ventas.

Kamen cree que cada vez más gente querrá el coche, después de considerarlo y ver de lo que es capaz. Con ese fin, apuntó primero a las agencias gubernamentales y las grandes corporaciones, no al mercado de consumo. Tres grupos de Atlanta, Georgia, incluido el Departamento de Policía de Atlanta, fueron los primeros en probar el Segway en las calles de la ciudad. Actualmente, varios departamentos de policía, incluido el Departamento de Policía de Chicago, utilizan el modelo HT i180 Police.

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Especificaciones segway

La interfaz del controlador fue diseñada para ser simple e intuitiva.
La interfaz del controlador fue diseñada para ser simple e intuitiva.

Foto cortesía de Segway, LLC

Estas especificaciones se refieren al modelo HT i180 estándar. Segway también ofrece cuatro modelos adicionales: HT i180 Police, Cross-Terrain Transporter (XT), Golf Transporter (GT) y p133, un modelo pequeño y liviano. Para obtener especificaciones adicionales, consulte la página del producto Segway.

  • Velocidad maxima: 20 km / h (20 km / h). Esto es aproximadamente tres veces la velocidad típica al caminar.
  • Peso: 83 libras (38 kg)
  • Ancho: El segway huella (el espacio que cubre en el piso) es de 19 x 25 pulgadas (48 x 63,5 cm). Esto hace que el Segway tenga aproximadamente el mismo ancho que una persona de altura media, por lo que no ocupa mucho espacio en la carretera. La plataforma está a 20 cm del suelo.
  • Capacidad de peso: Piloto y carga de 260 lbs (118 kg).
  • Variar: Aproximadamente 28 km en terreno llano con una sola carga en una batería de iones de litio (Li-ion) y de 8 a 12 millas con una sola carga en una batería de NiMH (níquel hidruro metálico).
  • Interfaz del conductor: El Segway tiene una pequeña pantalla LCD que le dice al piloto cuánta energía queda en la batería y cómo está funcionando el vehículo. La pantalla muestra una cara de dibujos animados, que expresa el estado general del vehículo.

  • Motores: Cada una de las ruedas del Segway está impulsada por un motor eléctrico de 2 caballos de fuerza que produce cero emisiones.
  • Transmisión: La transmisión de dos etapas, construida por Segway y Axicon Technologies, tiene una relación de transmisión compacta de 24: 1. Utiliza una serie de engranajes helicoidales que reducen drásticamente el ruido. El equipo de Segway configuró las dos camisetas en el archivo adaptador (los puntos donde se conectan los engranajes) para producir exactamente dos sonidos octavas separar. Esto significa que los sonidos son armonía, entonces la caja de cambios hace un ruido más musical. Los engranajes también están diseñados para tener relaciones de transmisión incompletas, lo que significa que los dientes del engranaje se acoplan en diferentes puntos de una revolución a otra. Esto minimiza el desgaste y prolonga la vida útil de la caja de cambios.
  • El ordenador: El cerebro del Segway consta de dos placas de circuito impreso alojadas en el chasis del vehículo. Las placas de circuito impreso, que tienen un total de 10 microprocesadores, normalmente funcionan juntas, pero cada una puede funcionar de forma independiente en caso de que surja un problema con la computadora. Si uno se rompe, el otro PCB reducirá gradualmente la velocidad del vehículo para evitar un accidente.
  • Poder: El Segway funciona con dos baterías recargables. Los segways vienen con iones de litio (Li-ion) o Hidruro metálico de níquel (NIMH). Las baterías son monitoreadas constantemente por una placa de circuito impreso, que comunica cualquier problema de rendimiento al cerebro central. Las baterías se pueden recargar con corriente alterna doméstica. Dean Kamen estima que un Segway cuesta alrededor de 5 centavos al día en la factura de la luz.
  • Sensores: El Segway utiliza cinco giroscopios y una colección de otros sensores de inclinación para pararse. Solo se necesitan tres giroscopios; se incluyen sensores adicionales para mayor seguridad. El Segway tiene un sensor de peso adicional integrado en su plataforma para alertar a la computadora cuando un piloto está conduciendo.
  • Frenos: El Segway no está equipado con un sistema de frenado. Para detenerse, el conductor se para sin inclinarse hacia adelante ni hacia atrás y el vehículo mantiene su posición.
  • Radio de giro: Como solo tiene dos ruedas, el Segway puede girar sobre un solo eje (las ruedas giran en direcciones opuestas). Esto le da al Segway un radio de giro cero.
  • Ruedas: La rueda Segway consta de un cubo de rueda de acero forjado con una llanta termoplástica reforzada con vidrio. Cada rueda se fija al eje del motor con una sola tuerca. Los neumáticos están fabricados con un compuesto de sílice, que proporciona una buena tracción incluso en carreteras mojadas.
  • La seguridad: El Segway utiliza un sistema de llave electrónica. La llave, que parece un encendedor de automóvil, almacena un código digital encriptado de 128 bits. El vehículo no arrancará a menos que se inserte la llave en su puerta. La llave también puede almacenar los parámetros operativos del vehículo. Los Segways incluyen un botón para “modo principiante”, donde el vehículo tiene una velocidad máxima más baja, y un botón para “modo experto”. El Segway planea ofrecer teclas programables más adelante, lo que permite a los usuarios memorizar parámetros operativos específicos.
  • Cuadro: El sensible equipo electrónico del Segway está alojado en una robusta estructura de aluminio fundido. Según Segway, el marco puede soportar 7 toneladas de fuerza.
  • Eje de control: La varilla de aluminio que sujeta el manillar del Segway se puede ajustar a diferentes alturas. Los corredores pueden sujetar clips al mástil para llevar bolsas u otra carga.

Para obtener más información sobre el desarrollo de Segway y la historia de su creador, consulte los enlaces en la página siguiente.

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Los segways vienen en una variedad de tamaños (y precios).

Los segways vienen en una variedad de tamaños (y precios).

Foto cortesía de Segway, LLC

A primera vista, este dispositivo (llamado SegwayTM Transportador humano) no parece tan extraordinario, parece un archivo de scooters de alta tecnología. Pero las personas que lo probaron dicen que es mucho más: una forma completamente diferente de moverse.

Dean Kamen, el inventor de la máquina, tenía grandes esperanzas en el Segway. En una entrevista con la revista Time, dijo que su automóvil “será para el automóvil lo que el automóvil fue para el caballo y la calesa”.

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Aunque el Segway no estuvo a la altura de sus expectativas, sin duda es una máquina increíble. En este artículo, descubriremos qué distingue al Segway de los vehículos anteriores y por qué su inventor creía que podía cambiar el mundo.

Cuando Dean Kamen presentó el Segway en el programa “Good Morning America” ​​de ABC, describió la máquina como “la primera”. autoequilibrio portador humano. “Cuando miras el automóvil en movimiento, tienes una idea de lo que está hablando.

A diferencia de un automóvil, el Segway solo tiene dos ruedas: parece normal demonio – todavía puede levantarse solo.

Para mover el Segway hacia adelante o hacia atrás, el ciclista se inclina ligeramente hacia adelante o hacia atrás. Para girar hacia la izquierda o hacia la derecha, el ciclista gira el manillar derecho hacia adelante o hacia atrás.

Este equilibrio es lo más increíble del Segway y es la clave de su funcionamiento. Para comprender cómo funciona este sistema, es útil considerar el modelo de Kamen para el dispositivo: el cuerpo humano.

Si se levanta y se inclina hacia adelante para perder el equilibrio, probablemente no se caiga de bruces. Su cerebro sabe que está desequilibrado porque el líquido en su oído interno se mueve y hace que mueva la pierna hacia adelante y detenga la caída. Si continúa inclinándose hacia adelante, su cerebro continuará moviendo sus piernas hacia adelante para mantenerlo erguido. En lugar de caer, da un paso a la vez.

El Segway hace casi lo mismo, excepto que tiene ruedas en lugar de piernas, un motor en lugar de músculos, una colección de microprocesadores en lugar de un cerebro y una serie de sensores de inclinación en lugar de un sistema de equilibrio del oído interno. Al igual que su cerebro, el Segway sabe cuándo se inclina hacia adelante. Para mantener el equilibrio, gire las ruedas a la velocidad correcta para avanzar.

En la siguiente sección, veremos las partes que componen el Segway.

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