Come funziona la stabilizzazione dinamica
La capacità di bilanciarsi da solo è la cosa più sorprendente del Segway PT, ed è la chiave per il suo funzionamento. Per capire come funziona questo sistema, è di aiuto considerare il modello di Kamen congegno-corpo umano.
Se stai in piedi e ti inclini in avanti sbilanciandoti, probabilmente non cadrai frontalmente.Il tuo cervello sa che sei sbilanciato perchè il fluido all’interno dell’orecchio si sposta, così ti dà il via affinchè tu sposti la tua gamba in avanti per impedire la caduta.
Se inizi ad inclinarti in avanti, il tuo cervello farà muovere le tue gambe in avanti per tenerti diritto. Invece di cadere, cammini in avanti un passo alla volta.
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Il Segway PT fa praticamente la stessa cosa, eccetto che ha le ruote al posto delle gambe, un motore al posto dei muscoli, una collezione di microprocessori al posto del cervello ed un insieme di sofisticati sensori e giroscopi al posto del sistema di bilanciamento dell’orecchio interno. Come il tuo cervello, il Segway PT sa quando ti stai inclinando in avanti. Per mantenere il bilanciamento, fa girare le ruote alla giusta velocità così tu ti muovi in avanti. Segway chiama questa azione la stabilizzazione dinamica ed ha brevettato l’unico processo che permette al Segway PT di bilanciarsi solamente su due ruote.
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Il cervello ed il vigore muscolare
Il Segway PT è controllato da una rete intelligente di sensori, assemblaggi meccanici, propulsione e sistemi di controllo. Appena vi sali su, cinque sensori giroscopici e due accelerometri percepiscono il cambio del terreno e della posizione del tuo corpo 100 volte al secondo – più veloce di quanto il cervello possa pensare.
I Segway PT utilizzano un modulo giroscopico a stato solido costruito utilizzando silicone. Questo tipo di sensore giroscopico determina una rotazione degli oggetti usando l’effetto di Coriolis su una piccolissima scala.
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Semplicemente, l’effetto di Coriolis è il movimento rotatorio apparente di un oggetto mobile in relazione ad un altro oggetto rotante. Per esempio, un aeroplano che cerca di viaggiare su una linea diritta può sembrare che giri perchè la terra sta ruotando sotto di lui.
Il Segway PT ha cinque sensori giroscopici, nonostante ne abbia solo bisogno di tre per controllare l’inclinazione in avanti o indietro (chiamata “pitch”), a sinistra o a destra (chiamata “roll”) e la sterzata a sinistra o a destra (chiamata “yaw”). I sensori in aggiunta aumentano la ridondanza, per rendere il prodotto più affidabile. Tutte queste informazioni di inclinazione e sterzata, così come le informazioni ricevute dagli ulteriori sensori di inclinazione, vengono trasmesse al cervello del mezzo.
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Il cervello ed il vigore muscolare sono composti da due gruppi identici e ridondanti di un insieme di microprocessori a controllo elettronico, batterie e motori che lavorano insieme e condividono il carico di guidare le ruote. Il Segway PT ha un numero di microprocessori addizionali a bordo. Il mezzo richiede questa grande potenza di elaborazione perchè ha necessità di fare velocemente regolazioni per evitare le cadute. Se uno dei quadri di comando (o le sue batterie associate, i motori o l’impianto) si rompe, l’altro gruppo rileverà tutte le funzioni affinchè il sistema possa evitare una caduta del conducente e farlo scendere elegantemente.
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I microprocessori utilizzano un software avanzato che controlla il Segway PT. Questo programma monitorizza tutte le informazioni di stabilità che derivano dai sensori giroscopici e regola la velocità dei motori elettrici in risposta a queste informazioni. I motori elettrici, che sono alimentati da un paio di batterie lithium-ion ricaricabili, possono far girare ognuna delle due ruote in modo indipendente a velocità variabili.
Quando il PT si inclina in avanti, i motori fanno girare entrambe le ruote in avanti per evitare che il PT si inclini troppo.
Quando il PT si inclina indietro, i motori fanno girare entrambe le ruote indietro. Quando il conducente muove il manubrio LeanSteer per girare a sinistra o a destra, i motori fanno girare una ruota più velocemente dell’altra, o se si va sufficientemente piano, fa girare le ruote in direzione opposta, cosicchè il Segway PT ruota su se stesso. Mentre si avanza, il Segway PT genererà precisamente il giusto raggio di sterzata affinchè la tua inclinazione sia bilanciata dall’accelerazione centripeta generata dalla sterzata.
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Altri esempi della tecnologia Smart Motion di Segway, dall’innovativo, vincitore di un premio, Concept Centaur, alla tecnologia brevettata Smart Motion di Segway ad altre terze aziende, dimostrano che Segway continua a sfidare i presupposti e ad espandere i limiti del trasporto tradizionale.
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