세그웨이 작동 방식

언뜻 보기에 이 장치( Segway ^TM Human Transporter 라고 함 )는 그다지 놀라운 것처럼 보이지 않습니다. 마치 첨단 기술의 스쿠터처럼 보입니다. 그러나 그것을 시도한 사람들은 그것이 훨씬, 훨씬 더 – 완전히 다른 방법으로 돌아다닐 수 있다고 주장합니다.

이 기계의 발명가인 Dean Kamen은 특히 Segway에 대한 높은 기대를 가지고 있었습니다. 타임 매거진 과의 인터뷰 에서 그는 자신의 기계가 " 차가 말과 버기에게 그랬던 것처럼 차 에게도 자신의 기계가 될 것"이라고 주장했습니다 .

Segway가 과대 광고에 부응하지는 못했지만 가장 확실히 놀라운 기계입니다. 이 기사에서 우리는 Segway를 이전 차량과 차별화하는 요소를 찾고 발명가가 Segway가 세상을 바꿀 수 있다고 생각한 이유를 알 수 있습니다.

Dean Kamen이 ABC의 "Good Morning America"에서 세그웨이를 공개했을 때 그는 이 기계를 "세계 최초의 자가 균형 인간 수송기 "라고 설명했습니다 . 움직이는 기계를 보면 무슨 말인지 짐작이 갑니다.

자동차 와 달리 세그웨이는 바퀴가 두 개뿐입니다. 일반 핸드트럭 처럼 보이지만 스스로 똑바로 서 있습니다.

세그웨이에서 앞으로 또는 뒤로 이동하려면 라이더가 약간 앞으로 또는 뒤로 몸을 기울이면 됩니다. 왼쪽이나 오른쪽으로 회전하기 위해 라이더는 오른쪽 핸들 바를 앞이나 뒤로 돌립니다.

이 균형을 잡는 행위는 세그웨이의 가장 놀라운 점이며, 그것이 운영의 핵심입니다. 이 시스템이 어떻게 작동하는지 이해하려면 인체에 대한 Kamen의 모델을 고려하는 것이 좋습니다.

일어서서 앞으로 몸을 기울이면 균형이 흐트러져 얼굴에 넘어지지 않을 것입니다. 뇌는 내이의 액체가 이동하기 때문에 균형이 맞지 않는다는 것을 알고 다리를 앞으로 내밀고 넘어짐을 멈추게 합니다. 계속 앞으로 몸을 기울이면 뇌가 다리를 앞으로 내밀어 똑바로 세우게 됩니다. 넘어지는 대신 한 걸음 한 걸음 앞으로 나아갑니다.

Segway는 다리 대신 바퀴, 근육 대신 모터 , 뇌 대신 마이크로프로세서 모음, 내이 균형 시스템 대신 정교한 기울기 센서 세트가 있다는 점을 제외하면 거의 동일한 작업을 수행 합니다. 당신의 두뇌와 마찬가지로 Segway는 당신이 앞으로 몸을 기울일 때를 압니다. 균형을 유지하기 위해 적절한 속도로 바퀴를 회전시켜 앞으로 나아가게 합니다.

다음 섹션에서는 Segway를 구성하는 부품을 살펴보겠습니다.

세그웨이 리콜

2006년 9월 14일 Segway, Inc.는 바퀴의 방향을 바꿀 수 있는 소프트웨어 결함으로 인해 현재까지 제조된 23,000대의 스쿠터를 모두 리콜했습니다. 여러 명의 라이더가 세그웨이에서 떨어져 치아 가 부러지고 손목이 부러지는 등의 부상을 입었습니다 . Segway는 문제를 해결할 수 있는 무료 소프트웨어 업그레이드를 제공하고 있으며 Segway 대리점 및 서비스 센터에서 사용할 수 있습니다[ 참조 ].

내용물

1. 세그웨이 부품
2. 세그웨이 대 자동차
3. 세그웨이 사양

가장 기본적으로 세그웨이는 일련의 센서, 제어 시스템 및 모터 시스템의 조합입니다. 이 섹션에서는 이러한 각 요소를 살펴보겠습니다.

기본 센서 시스템 은 자이로스코프 어셈블리입니다 . 기본적인 자이로스코프는 안정된 프레임 안에 있는 물레입니다. 회전하는 물체는 적용된 힘이 물체 자체와 함께 움직이기 때문에 회전축의 변화에 ​​저항합니다. 예를 들어 물레 위의 한 점을 누르면 그 점은 당신이 가한 힘을 여전히 느끼면서 바퀴의 앞쪽으로 움직입니다. 힘의 지점이 계속 움직이면 결국 바퀴의 반대쪽 끝에 힘이 가해집니다. 힘은 균형을 이룹니다. (자세한 내용은 자이로스코프 작동 방식 참조 ).

외력에 대한 저항 때문에 자이로스코프 휠은 기울어져도 공간에서(지면에 상대적인) 위치를 유지합니다. 그러나 자이로스코프의 프레임은 공간에서 자유롭게 움직일 것입니다. 프레임에 대한 자이로스코프의 회전 바퀴의 위치를 ​​측정함으로써 정밀 센서 는 물체 의 피치 (직립 위치에서 얼마나 멀리 기울어져 있는지)와 피치 비율 (얼마나 빨리 기울어지고 있는지)을 알 수 있습니다.

기존의 자이로 스코프는 이러한 종류의 차량에서 유지 관리가 번거롭고 어렵 기 때문에 Segway는 다른 종류의 메커니즘으로 동일한 효과를 얻습니다. Segways는 실리콘을 사용하여 구성된 특수 고체 각속도 센서를 사용합니다. 이러한 종류의 자이로스코프 는 매우 작은 규모 의 코리올리 효과 를 사용하여 물체의 회전을 결정합니다 .

간단히 말해서 코리올리 효과는 회전하는 다른 물체와 관련하여 움직이는 물체의 겉보기 회전입니다. 예를 들어 직선으로 비행하는 비행기는 그 아래에서 지구가 회전하기 때문에 회전하는 것처럼 보입니다.

일반적인 고체 실리콘 자이로스코프는 지지 프레임에 장착된 작은 실리콘 판으로 구성됩니다. 실리콘 입자는 플레이트를 가로질러 인가 된 정전기 전류 에 의해 움직 입니다. 입자는 특정한 방식으로 움직이므로 플레이트가 예측 가능한 방식으로 진동합니다. 그러나 플레이트가 축을 중심으로 회전할 때(즉, Segway가 해당 특정 평면에서 회전할 때) 입자는 플레이트와 관련하여 갑자기 이동합니다. 이것은 진동을 변화시키고 변화는 회전 정도에 비례합니다. 자이로스코프 시스템은 진동의 변화를 측정하고 이 정보를 컴퓨터에 전달합니다. 이러한 방식으로 컴퓨터는 Segway가 특정 축을 따라 회전하는 시점을 파악할 수 있습니다. ( 이 사이트를 확인하십시오 고체 실리콘 자이로스코프에 대한 자세한 내용은

Segway HT에는 5개의 자이로스코프 센서가 있지만 전진 및 후진 피치와 왼쪽 또는 오른쪽 기울기("롤"이라고 함)를 감지하는 데 3개만 있으면 됩니다. 추가 센서는 중복성을 추가하여 차량을 보다 안정적으로 만듭니다. 또한 Segway에는 전해질 유체로 채워진 두 개의 기울기 센서가 있습니다. 내이와 마찬가지로 이 시스템은 유체 표면의 기울기를 기반으로 지면을 기준으로 자체 위치를 파악합니다.

모든 기울기 정보는 차량의 "두뇌", 즉 마이크로프로세서 클러스터로 구성된 두 개의 전자 컨트롤러 회로 기판으로 전달 됩니다. Segway에는 총 10개의 온보드 마이크로프로세서가 있으며, 이 마이크로프로세서는 일반 PC 의 약 3배에 달하는 성능을 자랑합니다 . 일반적으로 두 보드는 함께 작동하지만 한 보드가 고장나면 다른 보드가 모든 기능을 인수하여 시스템이 라이더에게 장애를 알리고 정상적으로 종료할 수 있습니다.

세그웨이는 넘어지지 않도록 매우 정밀하게 조정해야 하기 때문에 이 정도의 두뇌력이 필요합니다. 정상 작동 시 컨트롤러 보드는 초당 약 100회 위치 센서를 확인합니다. 마이크로프로세서는 모든 안정성 정보를 모니터링하고 그에 따라 여러 전기 모터의 속도를 조정하는 고급 소프트웨어를 실행합니다. 한 쌍의 충전식 니켈 금속 수소화물(NIMH) 또는 리튬 이온(Li-ion) 배터리로 구동되는 전기 모터는 각 바퀴를 다양한 속도로 독립적으로 돌릴 수 있습니다.

차량이 앞으로 기울어지면 모터가 양쪽 바퀴를 앞으로 회전시켜 기울어지지 않도록 합니다. 차량이 뒤로 기울어지면 모터가 두 바퀴를 뒤로 돌립니다. 라이더가 핸들바 컨트롤을 조작하여 좌회전 또는 우회전하면 모터가 한 바퀴를 다른 바퀴보다 빠르게 회전시키거나 반대 방향으로 바퀴를 회전시켜 차량이 회전합니다.

이것은 확실히 놀라운 기계이지만 일부 사람들이 주장하는 것처럼 인터넷만큼 중요합니까? 다음 섹션에서는 이 기계가 현대 세계에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알아보겠습니다.

발명가 Dean Kamen은 Segway가 거의 동일한 기능을 가지고 있지 않기 때문에 자동차를 완전히 대체할 수는 없다고 인정합니다. 표준 HTi80 모델은 약 간다 시간당 십이마일 (20 킬로미터), 그리고 15 마일 (24 킬로미터)의 여행에 대한 충분한 주스를 저장하는 시간 약 6 가정용 전기 전류에 푹 최대되어야합니다. 분명히, 이런 종류의 기계는 크로스컨트리 로드 트립에서 당신에게 별로 도움이 되지 않을 것입니다.

그러나 Kamen은 Segway가 도시를 돌아다닐 수 있는 탁월한 옵션이라고 믿습니다. 자동차는 많은 공간을 차지하므로 제한된 지역(예: 도시 거리)에서 많은 사람들이 운전하는 즉시 교통 체증이 심해집니다. 차를 주차하는 것도 번거롭고 유지 관리 비용이 많이 듭니다. 대체로 자동차는 붐비는 지역에서 짧은 여행을 하기에 최적의 기계가 아닙니다.

세그웨이는 사람보다 약간 더 크므로 자동차만큼 혼잡을 일으키지 않습니다. 보도 차량 으로서 통근자들은 도로를 완전히 건너뛰고 군중 속을 질주할 수 있습니다. 스쿠터와 자전거와 마찬가지로 차량도 매년 많은 보행자 사고에 연루될 것입니다. 그러나 세그웨이 지지자들은 차량이 상대적으로 느린 속도로 움직이기 때문에 걷는 것만큼 위험하다고 말합니다.

사람들을 최고 속도로 목적지까지 데려다 줄 수는 없지만 세그웨이는 천천히 움직이는 교통 체증으로 지날 수 있습니다. 목적지에 도착하면 라이더는 주차 걱정 없이 세그웨이를 실내에 가지고 다닐 수 있습니다. 그리고 차량은 일반 가정용 전기 로 운행되기 때문에 주유소에 들를 필요가 없습니다 .

세그웨이는 좁은 복도로 인해 부피가 큰 차량을 사용하기 어려운 복잡한 창고를 돌아다니기에 좋은 기계이기도 합니다. 사람들은 공항 이나 놀이 공원 과 같은 넓은 보행자 구역을 돌아다니는 데 유용할 수 있습니다 . 사람들이 차량을 사용하는 방법에는 실제로 제한이 없습니다. 세그웨이는 당신이 걸을 수 있는 대부분의 장소에 들어갈 수 있지만 더 빨리 갈 수 있고 많은 에너지를 들이지 않을 것입니다.

지금까지 세그웨이는 세상을 바꾸는 데 큰 진전을 이루지 못했습니다. 2002년 이후로 판매량은 수만 개에 불과했습니다. 엄청난 가격표가 걸림돌이 되었을 것입니다. 그러나 회사는 최근 자금 조달 및 임대 옵션을 제공할 것이라고 발표했습니다. 세그웨이는 또한 상승하는 휘발유 가격이 판매 촉진에 도움이 되기를 희망합니다.

Kamen은 점점 더 많은 사람들이 기계에 익숙해지고 성능을 확인한 후에 기계를 원할 것이라고 믿습니다. 이를 위해 그는 처음에는 소비자 시장이 아닌 정부 기관과 대기업을 목표로 삼았습니다. 애틀랜타 경찰국을 포함하여 조지아주 애틀랜타에 있는 세 그룹은 도시 거리에서 세그웨이를 처음 시도했습니다. 현재 Chicago Police Department를 비롯한 여러 경찰이 HT i180 Police 모델을 사용하고 있습니다.

켄타우로스

최초의 모바일 경이로움이 있은 지 불과 3년 후, Segway의 사람들은 현재 Centaur 라고 명명된 원래 Segway의 4륜, 더 스포티한 형제에 초점을 맞췄습니다 .

확실히 매우 유사한 혈통(주요 자이로스코프 균형 기반)을 공유하는 Segway 블록의 새로운 어린이에는 2개 이상의 추가 바퀴가 장착되어 있습니다. 스티어링은 드라이브 바이 와이어 기술과 일반 스티어링 역학을 모두 사용합니다. 4륜 설계로 기동성과 속도가 조금 더 빨라졌지만 운전자는 4개의 바퀴를 모두 사용하거나 2개만 사용하도록 전환할 수 있습니다.

SUV를 소유하는 것과 같다고 생각하십시오. 거리 주행의 경우 Touareg의 4륜 구동 시스템을 켤 필요가 없습니다. 그러나 오프로드를 원할 때 기능이 있습니다. Centaur도 SUV입니다. "Segway" 유틸리티 차량으로, 말 그대로 이전 모델보다 더 많은 땅을 덮을 수 있습니다.

현재 Centaur는 개발 중인 프로토타입에 불과합니다.

이 사양은 표준 HT i180 모델에 대한 것입니다. Segway는 또한 HT i180 Police, Cross-Terrain Transporter(XT), Golf Transporter(GT) 및 소형 경량 모델인 p133의 네 가지 추가 모델을 제공합니다. 추가 사양을 보려면 Segway의 제품 페이지를 확인 하십시오.

세그웨이의 발전과 제작자의 이야기에 대한 정보는 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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