セグウェイのしくみ

一見すると、このデバイス（Segway ^TM Human Transporterと呼ばれます）はそれほど注目に値するようには見えません。ハイテクスクーターのように見えます。しかし、それを試した人々は、それがはるかにはるかに多いと主張しています-回避するための完全に異なる方法。

機械の発明者であるディーン・ケーメンは、セグウェイに特に大きな期待を寄せていました。タイム誌とのインタビューで、彼は自分のマシンが「馬とバギーにとっての車と同じように車にとってもそうなるだろう」と主張した。

セグウェイはその誇大宣伝に完全には応えていませんが、それは間違いなく素晴らしいマシンです。この記事では、セグウェイが以前の車両と一線を画している理由と、その発明者がセグウェイが世界を変える可能性があると考えた理由を説明します。

ディーン・ケーメンがABCの「グッドモーニングアメリカ」でセグウェイを発表したとき、彼はこのマシンを「世界初の自己バランス型ヒューマントランスポーター」と表現しました。動いている機械を見ると、彼が何について話しているのかがわかります。

車とは異なり、セグウェイには2つの車輪しかありません。通常の台車のように見えますが、それでもそれ自体で直立状態を保つことができます。

セグウェイを前後に移動するには、ライダーは少し前または後ろに傾くだけです。左または右に曲がるには、ライダーは右ハンドルバーを前後に回します。

このバランスをとる行為は、セグウェイの最も驚くべきことであり、その運用の鍵です。このシステムがどのように機能するかを理解するには、Kamenのデバイスのモデルである人体を検討することが役立ちます。

立ち上がって前かがみになり、バランスが崩れると、顔に倒れることはないでしょう。内耳の水分が移動するため、脳はバランスが崩れていることを認識します。そのため、足を前に出して転倒を止めるきっかけになります。あなたが前かがみになり続けると、あなたの脳はあなたを直立させ続けるためにあなたの足を前に出し続けます。転ぶ代わりに、一歩ずつ前に進みます。

セグウェイは、脚の代わりに車輪、筋肉の代わりにモーター、脳の代わりにマイクロプロセッサのコレクション、内耳バランスシステムの代わりに洗練された傾斜センサーのセットを備えていることを除いて、ほとんど同じことを行います。あなたの脳のように、セグウェイはあなたが前に傾いているときを知っています。バランスを保つために、ホイールを適切な速度で回転させるので、前進します。

次のセクションでは、セグウェイを構成するパーツを見ていきます。

セグウェイリコール

2006年9月14日、Segway、Inc。は、ホイールの方向を逆にする可能性のあるソフトウェアの不具合のために、これまでに製造された23,000台のスクーターすべてをリコールしました。何人かのライダーがセグウェイから落ちて、歯の骨折や手首の骨折などの怪我を負いました。Segwayは、問題を修正する無料のソフトウェアアップグレードを提供しています。これは、Segwayの販売店およびサービスセンターで入手できます[参照]。

コンテンツ

1. セグウェイパーツ
2. セグウェイ対車
3. セグウェイの仕様

最も基本的なセグウェイは、一連のセンサー、制御システム、モーターシステムを組み合わせたものです。このセクションでは、これらの各要素について説明します。

主要なセンサーシステムは、ジャイロスコープのアセンブリです。基本的なジャイロスコープは、安定したフレーム内の糸車です。回転するオブジェクトは、加えられた力がオブジェクト自体と一緒に移動するため、回転軸の変更に抵抗します。たとえば、スピニングホイールの上部にあるポイントを押すと、そのポイントは、加えた力を感じたまま、ホイールの前に移動します。力のポイントが動き続けると、ホイールの両端に力が加えられ、力のバランスがとれます。 （詳細については、ジャイロスコープのしくみを参照してください）。

外力に対する抵抗力があるため、ジャイロスコープホイールは、傾けても空間内で（地面に対して）その位置を維持します。しかし、ジャイロスコープのフレームは空間内を自由に動きます。フレームに対するジャイロスコープのスピニングホイールの位置を測定することにより、正確なセンサーは、オブジェクトのピッチ（直立位置からどれだけ傾いているか）とそのピッチレート（どれだけ速く傾いているか）を知ることができます。

従来のジャイロスコープは、この種の車両では扱いにくく、保守が難しいため、セグウェイは別の種類のメカニズムで同じ効果を得ることができます。セグウェイは、シリコンを使用して構築された特別なソリッドステート角速度センサーを使用します。この種のジャイロスコープは、非常に小さなスケールでコリオリ効果を使用してオブジェクトの回転を決定します。

簡単に言えば、コリオリ効果は、別の回転するオブジェクトに対して移動するオブジェクトの見かけの回転です。たとえば、直線で移動している飛行機は、その下で地球が回転しているため、曲がっているように見えます。

典型的なソリッドステートシリコンジャイロスコープは、サポートフレームに取り付けられた小さなシリコンプレートで構成されています。シリコン粒子は、プレート全体に印加された静電流によって移動します。粒子は特定の方法で移動し、プレートが予測可能な方法で振動します。しかし、プレートがその軸を中心に回転すると（つまり、セグウェイがその特定の平面で回転すると）、粒子はプレートに対して突然シフトします。これにより振動が変化し、その変化は回転の程度に比例します。ジャイロスコープシステムは、振動の変化を測定し、この情報をコンピューターに渡します。このようにして、コンピューターは、セグウェイが特定の軸に沿って回転していることを把握できます。（このサイトをチェックしてください ソリッドステートシリコンジャイロスコープの詳細については）。

Segway HTには5つのジャイロスコープセンサーがありますが、前後のピッチと左右の傾き（「ロール」と呼ばれる）を検出するために必要なのは3つだけです。追加のセンサーは冗長性を追加し、車両の信頼性を高めます。さらに、Segwayには電解液で満たされた2つの傾斜センサーがあります。内耳と同様に、このシステムは、流体表面の傾きに基づいて、地面に対する独自の位置を把握します。

すべての傾斜情報は、マイクロプロセッサのクラスターを構成する2つの電子制御回路基板である車両の「頭脳」に渡されます。 Segwayには合計10個のマイクロプロセッサが搭載されており、合計で一般的なPCの約3倍の電力を誇ります。通常、両方のボードは連携して動作しますが、一方のボードが故障した場合、もう一方のボードがすべての機能を引き継ぎ、システムがライダーに障害を通知して正常にシャットダウンできるようにします。

セグウェイは転倒を防ぐために非常に正確な調整を行う必要があるため、これだけの頭脳の力が必要です。通常の操作では、コントローラーボードは1秒間に約100回位置センサーをチェックします。マイクロプロセッサは、すべての安定性情報を監視し、それに応じていくつかの電気モーターの速度を調整する高度なソフトウェアを実行します。充電式ニッケル水素（NIMH）またはリチウムイオン（Li-ion）バッテリーのペアで駆動される電気モーターは、可変速度で各ホイールを個別に回転させることができます。

車両が前傾すると、モーターが両方の車輪を前に回転させて、傾かないようにします。車両が後方に傾くと、モーターは両方の車輪を後方に回転させます。ライダーがハンドルバーコントロールを操作して左または右に回転すると、モーターが一方のホイールをもう一方のホイールよりも速く回転させるか、ホイールを反対方向に回転させて、車両を回転させます。

これは確かに素晴らしいマシンですが、一部の人が主張しているように、インターネットと同じくらい重要ですか？次のセクションでは、このマシンが現代の世界にどのような影響を与える可能性があるかを見ていきます。

発明家のディーン・ケーメンは、セグウェイはほぼ同じ機能を備えていないため、車を完全に置き換えることはできないことを認めています。標準のHTi80モデルは時速約12マイル（20 kph）しか走行せず、15マイル（24 km）の旅に十分なジュースを蓄えるには、家庭用電流に約6時間接続する必要があります。明らかに、この種のマシンは、クロスカントリーのロードトリップではあまり役に立ちません。

しかし、カメンは、セグウェイが街を移動するための優れたオプションであると信じています。車は多くのスペースを占めるので、制限されたエリア（街路など）でたくさんの人が運転しているとすぐに、渋滞が発生します。車を駐車するのも面倒で、維持するのに非常に費用がかかります。全体として、車は混雑した地域での短い旅行に最適なマシンではありません。

セグウェイは人より少し大きいだけなので、車ほどの混雑はありません。歩道の乗り物として、通勤者は道路を完全にスキップして、群衆の中をジッパーで通り抜けることができます。スクーターや自転車と同じように、車両は毎年多くの歩行者事故に巻き込まれます。しかし、セグウェイの支持者たちは、車両は比較的低速で移動するため、歩くのと同じくらい危険だと言っています。

人々を最高速度で目的地に連れて行くことはできませんが、セグウェイは動きの遅いバンパーからバンパーへのトラフィックでジッパーを押すことができます。目的地に到着すると、ライダーは駐車を気にせずにセグウェイを持ち運ぶことができます。また、普通の家庭用電気で走るので、ガソリンスタンドに立ち寄る必要はありません。

セグウェイは、狭い廊下がかさばる車両の使用を困難にする混雑した倉庫を移動するための優れた機械でもあります。空港や遊園地などの広い歩行者エリアを移動するのに役立つ場合があります。人々が車両を使用する方法に実際には制限はありません。セグウェイはあなたが歩くかもしれないほとんどの場所に合うことができます、しかしそれはあなたをより速くそこに連れて行きます、そしてあなたはあまりエネルギーを発揮しません。

これまでのところ、セグウェイは世界を変えるほどの進歩を遂げていません。2002年以来、売上高は数万に過ぎません。高額な値札はおそらく障害でした。しかし、同社は最近、資金調達とリースのオプションを提供すると発表しました。セグウェイはまた、ガソリン価格の上昇が売り上げの増加に役立つことを期待しています。

仮面は、機械に慣れて何ができるかを見た後、ますます多くの人々がその機械を欲しがると信じています。この目的のために、彼は当初、消費者市場ではなく、政府機関や大企業をターゲットにしていました。ジョージア州アトランタのアトランタ警察署を含む3つのグループが、街の通りでセグウェイを最初に試しました。現在、シカゴ警察を含むいくつかの警察は、HTi180警察モデルを使用しています。

ケンタウロス

最初のモバイルの驚異からわずか3年後、セグウェイの人々は、現在はケンタウロスと呼ばれている元のセグウェイの四輪でスポーティな兄弟に焦点を合わせました。

非常によく似た系統（ジャイロスコープのバランスの取れたメインベース）を確実に共有しているSegwayブロックの新しい子供には、2つ以上の追加のホイールが装備されています。ステアリングは、ドライブバイワイヤテクノロジーと通常のステアリングメカニズムの両方を利用しています。四輪設計により、操作性が向上し、速度が少し向上しますが、ドライバーは4輪すべてを使用するか2輪のみを使用するかを切り替えることができます。

SUVを持っているようなものだと考えてください。ストリートドライブの場合、トゥアレグの四輪駆動システムをオンにする必要はありません。しかし、あなたがそれをオフロードにしたいとき、その能力はそこにあります。ケンタウロスもSUVであり、「セグウェイ」ユーティリティビークルであり、文字通り、古い同胞よりも多くの地面をカバーすることができます。

今のところ、Centaurは開発中のプロトタイプにすぎません。

これらの仕様は、標準のHTi180モデル用です。セグウェイは、HT i180ポリス、クロステレイントランスポーター（XT）、ゴルフトランスポーター（GT）、および小型軽量モデルのp133の4つの追加モデルも提供しています。追加の仕様を表示するには、Segwayの製品ページを確認してください。

Segwayの開発とその作成者のストーリーについては、次のページのリンクを確認してください。

関連記事

その他のすばらしいリンク