Když Dean Kamen představil Segway® Personal Transporter (PT) v televizním programu stanice ABC, popsal svůj vynález jako „první samovyvažovací dopravní prostředek na světě.“ Když se podíváte na to, jak se Segway pohybuje, uvědomíte si, o čem mluvil. Na rozdíl od auta má Segway pouze dvě kola…přesto je schopný udržet se ve vzpřímené poloze sám od sebe.

K tomu, aby se Segway rozjel dopředu nebo dozadu stačí, aby se řidič naklonil dopředu nebo dozadu. K zatočení doprava nebo doleva stačí naklonit řidítka doprava nebo doleva.

Jak funguje dynamická stabilizace
Schopnost vyvažovat se a stát bez opření je nejúžasnější vlastností Segway PT a je klíčem k tomu, jak funguje. Abychom pochopili jak systém funguje, představme si Kamenův model, podle kterého tento vynáleze Segway sestrojil: lidské tělo.

Když stojíte vzpřímeně a nakloníte se dopředu tolik, až ztratíte rovnováhu, pravděpodobně nespadnete na obličej. Váš mozek ví, že jste ztratili rovnováhu, protože hladina tekutiny ve Vašem vnitřním uchu se posune. Proto spustí automatické vysunutí nohy dopředu, aby zabránil pádu. Pokud se budete i nadále naklánět dopředu, bude stále vysunovat nohy dopředu, aby Vás udržel ve vzpřímené poloze. Místo abyste spadli na nos, kráčíte vpřed krok po kroku.

Segway PT dělá vlastně totéž, jen má místo nohou kola, motor místo svalů a několik mikroprocesorů místo mozku, sestavu sofistikovaných vyvažovacích senzorů a gyroskopických senzorů místo vyvažovacího systému vnitřního ucha. Stejně jako Váš mozek Segway PT ví, že jste se naklonili dopředu. Aby udržel rovnováhu, roztočí kola přesnou rychlostí a tím se rozjedete dopředu. Segway tomuto principu říká dynamická stabilizace a vlastní patent na tento unikátní proces, umožňující udržet rovnováhu na dvou kolech.

Mozek a svalstvo
Segway PT je ovládán inteligentní sítí senzorů, mechanických součástek, pohonem a kontrolním mechanismem. Jakmile na Segway nastoupíte, pět mikro-gyroskopických senzorů a dva akcelerometry začnou vnímat měnící se terén a pozici vašeho těla 100x za vteřinu – rychleji, než je mozek schopný myslet.

Segway PT používá speciální silikonový senzor, měřící úhel odchylky od stabilního stavu. Tento typ gyroskopického senzoru určuje rotaci objektu podle Koriolova efektu v malém měřítku.

Zjednodušeně řečeno, Koriolův efekt je rotace pohybujícího se předmětu ve vztahu k jinému rotujícímu přemětu. Například letadlo, které se snaží letět po přímce vlastně jakoby zatáčí, protože Země pod ním se otáčí.

Segway PT má pět gyroskopických senzorů, ačkoli potřebuje pouze tři k tomu, aby detekovala naklánění dopředu a dozadu, naklánění doleva a doprava a řízení vlevo nebo vpravo. Senzory navíc dodávají dodatečnou výpočetní sílu, díky které je výrobek spolehlivější. Všechny tyto informace o náklonu a směru řízení jsou spolu s dodatečnými informacemi z náklonných senzorů posílány do mozku celého zařízení.

Mozek a svalstvo jsou tvořeny dvěma identickými mikroprocesorovými elektronickými deskami s plošnými spoji, z toho jedna je záložní. Dále Segway obsahuje baterie a motorové vinutí, které společně sdílí řízení a pohon kol. Segway PT má řadu dalších mikroprocesorů. Tento přístroj vyžaduje takové množství výpočetní síly, protože potřebuje rychle udělat přesné úpravy a zabránit tak přepadnutí. Když jedna z elektronických desek selže, druhá okamžitě naskočí za ní a převezme všechny funkce tak, aby systém mohl informovat řidiče o selhání a plynule zastavit.

Na mikroprocesorech běží nejmodernější software, který ovládá Segway PT. Tento program monitoruje všechny informace týkající se stability, přicházející z gyroskopických senzorů a upravuje rychlost elektromotorů v závislosti na těchto informacích. Elektromotory, napájené párem lithium-ionových baterií, mohou otáčet každým kolem nezávisle a s různou rychlostí.

Když se Segway PT nakloní dopředu, motory rozjedou obě kola vpřed, aby zabránili převážení. Když se Segway nakloní dozadu, motory ženou obě kola dozadu. Když řidič nakloní řidítka doleva nebo doprava, motor otáčí jedním kolem rychleji a druhým pomaleji, nebo pokud je pohyb dostatečně pomalý, točí koly opačným směrem, takže Segway PT rotuje (zatáčí). Když je Segway PT v pohybu, generuje přesný poloměr zatočení tak, aby vaše naklonění bylo vyrovnáno dostředivou silou generovanou zatočením.