Segway Human Trasporter (HT) obsahuje mnoho samostatných součástek, které byly pečlivě navrženy, testovány a vyrobeny tak, aby pracovaly dohromady jako harmonický celek. Kompotenty Segway HT , které jsou zvýrazněny níže zahrnují řídící desky, soubor snímačů rovnováhy (BSA), motory, převodovku, pneumatiky a kola a baterie.
Sílu i inteligenci dodávají systému dvě propracované řídící desky vyvinuté firmou Delphi Electronics. Tato firma již několik let dodává na trh velké množství kvalitních elektronických součástek do tak důležitých automobilových dílů, jako jsou airbagové moduly, a proto jsme si ji vybrali za partnera.
Každá deska obsahuje digitální signální procesor vyrobený firmou Texas Instruments, který monitoruje celý systém transportéru a kontroluje stokrát za vteřinu, zda nedochází k nějakým chybám či situacím vyžadujícím okamžitou reakci. Skrze informace získáné z BSA procesor určuje zda se řidič naklání vpřed či vzad a podle toho převádí pomocí dvanácti výkonových, vysokonapěťových tranzistorů řízených polem (FET) energii z baterií do motorů.
Výpočty probíhají stokrát za vteřinu a motory jsou schopny přizpůsobovat se situaci až tisíckrát za vteřinu, což vysoko přesahuje běžné možnosti lidského vnímání. Přestože každá z desek je schopna řídit vozidlo po poruše systému sama o sobě (každá z nich napájí elektrické obvody v obou motorech), za normálního provozu desky řízení sdílí.
Soubor senzorů udržujících rovnováhu (BSA) vyrobených firmou
Silicon Sensor Systems, je velmi robustní, avšak neuveřitelně
citlivá součástka s elegantním designem. Tato malá krychlička
o velikosti hrany 7,5cm je vybavena pěti senzory-gyroskopy,
které využívají Coriolisova efektu pro měření rychlosti rotace.
Součástí gyroskopů je vibrující prstenec, který je uváděn
ve vibrace elektromagnetickým proudem. Tento prostenec při
rotaci generuje energii, kterou je možno detekovat interní
elektronikou snímače. Každý gyroskop je ukotven pod jedinečným
úhlem, což umožňuje měřit několik směrů. Deskové počítače
trvale kontrolují data přicházející ze všech pěti gyroskopů
a určují, zda jeden z nich neposkytuje chybná data - pokud
tato situace nastane, může tuto chybu vykompenzovat daty ze
zbývajících snímačů a udržet tak rovnováhu v průběhu kontrolovaného
bezpečnostního vypínání systému.
Střední ucho v lidském těle je v systému nahrazeno dvěma
snímači náklonu naplněnými tekutinou, které zpracovávájí informace
o zemské přitažlivosti. BSA je monitorován dvěma nezávislými
mikroprocesory a rozdělen na nezávislé poloviny, aby byla
posílena spolehlivost systému. Dokonce i komunikace mezi obema
stranami zařízení je zajišťována optickou vazbou, čímž se
zamezí přenesení případné elektrické poruchy z jedné strany
na druhou.
Motory Segway HT dodávané fimou Pacific Scientific jsou unikátní z mnoha úhlů pohledu. V poměru k jejich velikosti a váze jsou nejsilnějšími motory, které kdy byly masové vyráběny. Každý motor je schopen výkonu 1,5kW, tj. dvou koňských sil!
Motory využívají technologie bezkartáčkového řízení, takže v nich nedochází k žádnému tření snižujícímu výkon. Magnety jsou vyrobeny ze slitiny vzácných zemin neodymu, železa a bóru, která vyniká obrovskou koercitivní silou. Každý motor se skládá ze dvou nezávislých soustav vinutí, která je řízená samostatnou deskou a motorem. Za normálních okolností obě soustavy vinutí pracují paralelně a sdílejí zátěž. Pokud nastane porucha, motor automaticky vyřadí z provozu jednu ze sad a k pohánění stroje, až do doby než bude možné ho zastavit, využívá zbývajících vinutí. Motor je pečlivě vyvážen tak, aby pracoval až do frekvence 8.000 otáček za minutu a dosáhl tak velkého výkonu při malých rozměrech. Zpětná vazba z motoru je transportéru poskytována skrze přídavný bezkontaktní (Hallův) analogový snímač magnetického pole, který detekuje pozici magnetů bez dalších pohyblivých součástí jiných než je vlastní hřídel motoru.
Převodovka v Segway HT vznikla spoluprací firem Axicon Technologies a Segway. Konstrukcí se podobá spíše precizním švýcarským hodinkám nežli obvyklé převodovce automobilu. Dvojstupňový redukční systém provádí změnu otáček v poměru 24:1, a umožňuje tak motoru pracovat efektivně při jakékoli rychlosti. Každé převodové kolo má šroubovitý profil, který zajišťuje tichý chod a zvyšuje schopnost kol nést zátěž. Počet zubů na převodovém kole je nastaven tak, aby vznikl necelistvý převodový poměr. Jinými slovy, zuby převodového kola se každou otáčku potkávají v jiných pozicích a maximalizují tak životnost převodovky.
Inženýři, kteří tuto převodovku navrhli, byli do své práce tak nadšení, že ji zkonstruovali tak, aby zuby převodového kola vydávaly při setkání tóny vzdálené od sebe přesně dvě oktávy. Pří jízdě tedy Segway HT nevydává hluk, ale line se z něj hudba.
Převodová skřín je navržena a zkonstruována tak, že během životnosti transportéru Segway nevyžaduje žádnou údržbu. Prošla přísnými testy a vydrží 1600 km i za nepříznivých okolních podmínek.
Jednim z prvních partnerů v projektu Segway HT byla firma Michelin. Pneumatiky, které Segway HT používá byly vyrobeny speciálně pro tento produkt. V jejich pláští je obsažena unikátní složka (má křemíkový základ místo tradičního uhlíkového základu), která zvyšuje tah a minimalizuje výskyt stop, které obyčejné pneumatiky zanechávají na površích v interiérech. Bezdušová konstrukce umožňuje hustit pneumatiky na nižší tlak, což zajišťuje vyšší komfort jízdy a vyšší trakci za současné minimalizace valivého odporu.
Pneumatika sedí na podobně unikátní kolové konstrukci: kolo je vyrobeno z termoplastu, zvoleného ve spolupráci se společností GE Plastics. Tato hmota poskytuje konstrukci lehkost a trvanlivost a zároveň snižuje vydávaný. Kolo je nalisováno přímo na ocelový náboj kola, čímž je eliminována možnost uvolňování upevňovacích spon v čase. Spoj mezi ocelovým nábojem a transmisí (převodovým soukolím) má unikátní tvar šestibokého kužele (jenž je kandidátem na další patent), který umožňuje nasadit nebo sundat kolo uvolněním pouze jednoho šroubu a přitom si ponechává stejné bezpečnostní vlastnosti jako kdyby bylo kolo uchyceno na několika místech, jak je to obvyklé.
Segway HT používá dvě sady NiMH baterií vyvinuté ve spolupráci
se společností SAFT (divize firmy Alcatel), pracující s napětím
72 voltů. Baterie z této slitiny jsou v současnosti nejúčinnější
a zde jsou optimalizovány tak, aby zajistili transportéru
rovnováhu i za těch nejobtížnějších podmínek. Nejsou to žádné
obyčejné baterie, jak je známe z mobilních telefonů!
Každá sada se sestává z několika baterií a obvodu, který kontinuálné
monitoruje teplotu a napětí v růžnách částech sady. Celá tato
sada je vsazena do pouzdra opět speciálně navrženého firmou
GE Plastics, zceleného vibrační svařovací technikou, což dělá
z exteriéru pouzdra celistvou strukturu, odolnou vůči vlhkosti
a extrémním podmínkám.
Vnitřní elektronika baterie je tvořena tzv. chytrým systémem
nabíjení. Uživatel pouze zapojí transportér to zásuky a baterie
si na základě informací o teplotě, napětí a stupní vybití
sama rozhodne, jak moc je třeba ji nabít. Baterie se nabijí
velmi rychle (quick charge) a poté automaticky přejdou to
modu udržujícího nabití. Uživatel se níjak nemusí zatěžovat
časováním nabíjení - stačí, když vozítko jednoduše strčí do
zásuvky.
Za normálního chodu Segway HT monitoruje obě baterie a automaticky
nastavuje výdej energie tak, aby byl plynulý. Pokud se náhodou
stane, že jedna baterie selže, systém do doby, než byde bezpečné
stroj vypnout, využívá druhou.
|