Segway: описание конструкции и самостоятельное производство
0

06.05.15

сигвей: описание конструкции и самостоятельное производство

.

В век технического прогресса и повального совершенствования, затрагивающего все сферы и отрасли деятельности, современного человека продолжают волновать вопросы, касающиеся модернизации всего, что нас окружает. Одни стараются изо всех сил сделать мир комфортнее, действуя бескорыстно, другие в это время движимы коммерческой выгодой, но в результате вместе они работают на внедрение чего-либо нового и полезного в реальность. Одним из недавних технических изобретений стал Segway, изобретенный Дином Кейменом. Для многих людей segway является новым. Примечательно, что данное изобретение было изобретено всего несколько лет назад, и пока только набирает широкое распространение по всему свету, а поэтому внимание к нему популяризируется с каждым днём.

Segway: определение, интересные факты, описание конструкции и принципа работы Segway

двухколесное транспортное средство segway (сигвей)

Segway (Сигвей).

Сегвей представляет собой, по сути, самокат с интегрированной электрической системой автоматического балансирования. Техническое средство является транспортом с двумя колесами, которые располагаются по обеим сторонам относительно водителя. Колесная пара сигвея расположена соосно. Аппарат в автоматическом режиме ищет баланс во время изменения положения тела водителя. Для эффективной балансировки в конструкции segway применяется система индикаторной стабилизации. Сигналы, поступающие от датчиков наклона, отправляются на микропроцессоры, вырабатывающие, в свою очередь, электрические сигналы. Таким образом, двигатель транспортного средства движет его в нужном направлении.

Примечательно, что каждое колесо вращается посредством работы индивидуального двигателя. Во время наклона корпуса водителя вперед устройство начинает направляться вперед, и по мере увеличения угла наклона корпуса человека скорость увеличивается. Процесс торможения производится в обратном порядке, когда корпус отклоняется в вертикальную позицию. На самом деле управление можно освоить достаточно быстро. Управлять segway можно с помощью поворотной рукоятки, однако новые модели для реализации этого процесса позволяют владельцу только качнуть колонку в стороны.

Гироскутер способен развивать скорость до 20 километров в час. Аккумуляторная батарея позволяет автоматическому самокату двигаться на несколько десятков километров без необходимости зарядки. Максимальный предел нагрузки сигвея составляет порядка 140 килограмм. В современных США сегвей используется активным образом работниками почты, игроками в гольф и другими спортсменами и служащими. Вдобавок ко всему сигвей служит отличным развлечением в городских парках, добавляя массу позитивных эмоций от катания на свежем воздухе.

Несмотря на то, что гироскутер является достаточно дорогостоящим аппаратом, получить его в собственное владение и впоследствии получать наслаждение от езды на подобном автоматическом самокате вполне возможно с минимальными финансовыми вложениями. Ниже постараемся разобраться, как сделать сигвей своими руками, при этом, не потратив много средств. Однако стоит знать, что на некоторые финансовые растраты все же придется пойти.

Как сделать сигвей своими руками?

Для удобства понимания процесса сборки сигвея самостоятельно ниже предлагаются несколько этапов последовательности действий по каждому из них. Но для начала стоит обзавестись некоторыми инструментами и материалами, общая стоимость которых обойдется в несколько сотен евро.

Оборудование, материалы, электроника:



  • алюминиевые блоки;
  • свинцово-кислотная батарея — 2 шт.;
  • два мотора;
  • Gate drivers;
  • два колеса;
  • руль;
  • ADXL203;
  • стальная труба;
  • аварийный тормоз;
  • плита из алюминия;
  • 8 Mosfets;
  • ось стальная 1,2 см.;
  • два Springs;
  • резисторы;
  • регулятор напряжения;
  • конденсаторы;
  • индикаторы LED;
  • печатная плата;
  • LiPo батарея;
  • ADXRS614;
  • 3 х АTmtga168.

Выше предложен перечень всех компонентов, материалов, инструментов, необходимых для создания увлекающего внимание двухколесного транспортного средства. Сегвей окажется отличным решением и средством для времяпрепровождения людьми с нестандартными интересами. Разумеется, в зависимости от региона проживания набор оборудования, расходных материалов и электроники может стоить по-разному, но средняя цена всего этого выльется в 350$. Для сравнения стоит сказать, что стоимость настоящего нового сигвея обойдется Вам гораздо дороже, поскольку автоматический производственный самокат стоит несколько тысяч долларов. Так что, есть, за что стараться работать над полезным приспособлением.

Segway: механическая составляющая, электроника и ПО

Для удобного понимания процесса изготовления сигвея собственноручно, как уже было сказано, ниже предлагаются этапы алгоритмов действий. Сначала следует механика, как основа всей конструкции.

Последовательность работы по созданию механики:

  1. колеса, моторы, шестерни, а также аккумуляторные батарея можно взять от недорогих электрических скутеров китайского производства (параметры двигателей: напряжение – 24 В, мощность – 300 Вт, кол-во об. в минуту — 2750). С выбором двигателя не должны возникнуть проблемы;
  2. передача производится посредством малой шестерни на двигателе к большой шестерне, расположенной на руле. Пропорция 6 к 1 необходима для для приобретения оптимально подходящего показателя крутящего момента, а также понижения макс. скорости;
  3. передача на колесе диаметром 12 дюймов базируется на свободном ходе, в связи с чем понадобится внести требуемые изменения с целью разностороннего направления колеса;
  4. для выполнения надежной и крепкой основы платформы используется надежная неподвижная ось с вращающимися колесами.Такая ось фиксируется посредством трех блоков, закрепляемых посредством специализированных установочных винтов 5 мм;
  5. для получения возможности поворотов в стороны при наклоне корпуса водителя, применяя рулевую колонку, выполняется чертеж нужного и необходимого элемента, используя программу SolidWorks. Затем данный элемент будет произведен на специальном автоматизированном станке с ЧПУ;
  6. стоит отметить, что программа для автоматизированного станка написана с использованием САМВАМ. Данная методика применяется при изготовлении коробки для изготовления блока экстренного торможения, оснащения электроникой;
  7. руль в изготавливаемом сигвее будет идентичным велосипедному, трубка которого прикреплена к 2,5-сантиметровой стальной пустой трубе;
  8. для сохранения по центру положения колонки руля, а также создания усилия для обр. связи можно задействовать стальные пружины в количестве двух штук;
  9. на руле располагается специализированная аварийная кнопка, подключаемая к реле, имеющемуся в авто. Реле позволяет снизить параметр мощности мотора;
  10. в качестве источников питания моторов используются аккумуляторные батареи, применяемые для электрических двигателей на 24 В.

С механической стороной нашего устройства можно разобраться, потратив некоторое время. Еще для того, чтобы сделать сигвей, понадобится уделить внимание оснащению транспорта электроникой. Электроника — важная составляющая каждого сигвея, а поэтому отнеситесь к работе ответственно и внимательно!

Последовательность оснащения электроникой:

  1. печатные платы изготавливаются специализированно под рассматриваемую разработку. Основная плата имеет вычислительную функцию, собирая данные с датчиков типа акселерометра, гироскопа, потенциометра, в результате чего плата может дать определенность направлению поворота;
  2. в конструкции обязательно должен присутствовать процессор AVR ATmega168. Важно знать и понимать, что соединение с компьютером выполняется посредством Bluetooth не без применения RN-41;
  3. два Н-моста несут функцию преобразования сигналов управления от базовой платы на усилие для моторов. Каждый из Н-мостов располагает ATmega168, связь между платами достигается при помощи UART;
  4. электроника функционирует с помощью отдельной аккумуляторной батареи;
  5. для удобства и простого доступа к зарядке аккумуляторных батарей, а также программирования базовой платы и смены характеристик контура управления выполняется коробка небольших объемов с требуемыми разъемами, подстроечного потенциометра поверх корпуса, устройства, переключающего питание электроники.

Если Ваши отношения с электроникой и механикой достаточно сложны, понадобится набраться терпения и постараться разобраться в устройстве и построении рассматриваемой конструкции. В конце трудов Вы обязательно получите моральное удовлетворение от проделанной работы, получите возможность насладиться поездкой на сигвее. Теперь стоит приблизиться к наделению сигвея программным обеспечением.

Последовательность работы с наделением устройства программным обеспечением:

  1. ПО микроконтроллера представляет собой совокупность фильтра для гироскопа, необходимого для работы устройства цикла PD упр., датчика акселерометра;
  2. для тестирования можно воспользоваться двумя фильтрами Complemenatry, Kalman;
  3. для Complemenatry нужно не так много вычислений, в связи с чем фильтр выбран для применения;
  4. также пишутся приложения на языке программирования Java с целью получения возможности видеть все показатели датчиков, параметры управления, заряд аккумуляторной батареи.

Механика, электроника, ПО – все эти шаги требуют от домашнего мастера некоторой сноровки и понимания тематики. При сильном желании сделать segway своими руками в домашних условиях, можно позвать на помощь интересующихся друзей: вместе Вы получите больше шансов на получение предмета ожидаемого результата.

Видео. Как делают Segway (Гироскутер)

Автор статьи — Казаков Евгений [kazinak-zhenek]