Балансирующий скутер типа Segway

[варп]

Я , типа , пошутил...., а оно вон оно как...

[VVK]

Всем привет! Хоть давно я тут не отмечался, но это не значит, что работа была заброшена.

За последние месяцы добавил скутеру и его контроллеру большое число новых функций, и сейчас можно считать аппарат законченным.  Хотя, конечно, совершенству предела нет, и работать тут есть над чем .

Ниже я привожу описание его возможностей.

Как было отмечено в предыдущих постах, скутер предназначен для передвижения по городу, паркам, офисам, складам с относительно невысокой скоростью до 24 км/ч. Предпочтительная поверхность – ровный асфальт, плитка. При этом скутер способен преодолевать  на невысокой скорости легкое бездорожье типа грунтовой дороги или щебенки. Угол подъема в горку конкретно этого аппарата до 20° (с моими 75 кг), но этот параметр сильно зависит от конструкции. Дальность пробега при батарее 16S 10Ah – около 40 км, а если по ровной поверхности, то можно весь день ездить. Мощность применяемых колес 1кВт.

Контроллер скутера оснащен BlueTooth-модулем, через который осуществляется его программирование и выводится маршрутная информация на внешнее устройство. На данный момент таким внешним устройством является PC, за зиму будет завершена программа для смартфонов под управлением Android.

Для оперативного переключения режимов работы контроллера применяется двухкнопочный брелок.

Скутер оснащен датчиками присутствия, позволяющими менять режим работы контроллера, в зависимости от наличия человека на платформе. Ниже приводится видео, поясняющее их работу. Сразу после включения, аппарат находится в неактивном состоянии, мощность на двигатели не подается. Когда я ему меняю угол наклона, он включается и переходит в режим равновесия без человека. В этом режиме могут быть два подрежима: с сопротивлением укатыванию и без него. На видео, когда я толкаю аппарат, он меняет угол своего наклона, пока не остановится. Затем я с брелока переключаюсь во второй режим, в котором можно его толкнуть и он покатится. Для того, чтобы поехать на скутере, необходимо наступить одной ногой на платформу, платформа станет горизонтально – и можно ехать. Когда человек сойдет с него, аппарат опять перейдет в режим равновесия:

stop

Еще с помощью датчиков реализован режим экстренной остановки при спрыгивании или падении человека. Если человек одной ногой стал мимо датчиков, он услышит предупреждающий звуковой сигнал.

Также скутер оснащен сигнализацией с торможением колес. Сигнализация питается от отдельного слаботочного провода, который отключается только механическим ключом. В качестве сирены используется звуковой сигнал на 48В. Включается и отключается сигнализация с брелока при неактивном состоянии скутера. Вот видео (смотреть со звуком):

alarm

В контроллере скутера реализован режим новичка, для тех, кто первый раз становится на него. Этот режим отличается от обычного менее чувствительным рулем, который не позволяет производить быстрые повороты на месте (основная причина падения новичков). Также максимальная скорость в этом режиме ограничена.

Помимо режима новичка существует еще два режима ограничения скорости. Все режимы можно переключать по кольцу одной кнопкой брелока. Сами значения скоростей программируются с PC через BlueTooth.

Вообще, насчет программирования, я изначально применял WiFi, но потом в целях экономии заменил на BlueTooth. Получилось, вроде, не хуже, хотя и помедленней. Контроллер позволяет задавать и просматривать через этот интерфейс в реальном времени огромное число параметров. К примеру, можно задать углы горизонта для руля и для платформы, напряжение отсечки батареи, ограничение тока, длительность и паузы звуковых сигналов сигнализации, их число, а также большое число специфических данных. При этом можно одновременно смотреть данные скорости, пробега, потребленного тока (как прямого, так и рекуперативного) , углов наклона (как руля, так и платформы), напряжения батареи и т.д. Эти данные можно наблюдать как в числовой форме, так и в виде графиков.

И еще пара видео. Еду в "горку" 20 град. :

slope

Просто езжу по снегу:

Winter

[Slider]

Все здорово. 
Единственно, не широковата ли платформа? Есть причины почему она сделана такой достаточно широкой? Имхо, для размещения человека она может быть наверно раза в два поуже, что при маневрировании по тротуару создает меньше помех и большую "проезжаемость".

[Электро]

Просто супер!

[TOM]

[user]VVK[/user], я вижу серьезные изменения в конструкции аппарата. Скутер теперь самостоятельно умеет балансировать, определять наличие человека на платформе, по другому сделана "палка" управления. Можно узнать об этих изменениях подробнее?

[VVK]

Все здорово. 
Единственно, не широковата ли платформа? Есть причины почему она сделана такой достаточно широкой? Имхо, для размещения человека она может быть наверно раза в два поуже, что при маневрировании по тротуару создает меньше помех и большую "проезжаемость".

Да, платформа слишком широкая. Когда я ее начинал делать, плохо представлял, что должно получиться и сколько места мне понадобится, поэтому сделал ее побольше. Но я ее не переделываю, т.к. готовится к производству тележка в заводском исполнении (я ее кратко представлял в разделе самокатов: https://electrotransport.ru/index.php?topic=19854.0), и что-то уже менять в ней смысла нет.
Еще месяца два назад собрал для эксперимента вот такой аппарат, его ширина меньше, 80см:



Хочу поэкспериментировать с большими колесами, но все нет времени им заняться.

[user]VVK[/user], я вижу серьезные изменения в конструкции аппарата. Скутер теперь самостоятельно умеет балансировать, определять наличие человека на платформе, по другому сделана "палка" управления. Можно узнать об этих изменениях подробнее?

Да тут особых подробностей не много. Датчики присутствия человека применены эти: http://www.pololu.com/product/1696 . По два на каждую ногу, они лежат в углублении, на них защитная прокладка, сверху резиновый коврик.
Трубу для руля мне специально изогнули конструктора, с которыми я сотрудничаю. В верхний профиль тележки я вставил ось из резьбы М12, к ней прикрепил коробочку с датчиком, а саму трубу к этой оси. Пружины поставил дверные, нашел в строительном магазине. Других что-то найти не получается.

http://www.pololu.com/product/1696

Просто супер!

Спасибо

[Электро]

По поводу тележки... Вы планируете в пром.серии перейти на другие моторы? Будут использоваться редукторы? Просто я не видел сигвеев с моторколёсами.

[VVK]

По поводу тележки... Вы планируете в пром.серии перейти на другие моторы? Будут использоваться редукторы? Просто я не видел сигвеев с моторколёсами.

А я китайские мотор-колеса применил раньше китайцев
Они их только сейчас начинают применять, там не все так просто.
Еще я думаю, что даже у китайцев производство перестроить тоже быстро не получится, ведь много комплектующих производится именно для сигвеев с отдельными двигателями и редукторами.
У меня в серии будут использоваться аналогичные колеса, только консольные и с переделанной осью. Редуктор там вообще не нужен. Ведь IPS ездит же на похожем мотор-колесе, оно скорее всего тоже без редуктора.

[Электро]

Некоторые модели унициклов используют редукторные мотор-колёса. IPS во всех своих моделях использует директ-драйв. Может быть не зря на оригинальных Сигвеях всё же используются отдельные моторы да ещё и со спецредукторами? Ведь МК ДД гораздо проще использовать, но, тем не менее, этим путём никто не пошёл. Тупиковый путь?

[VVK]

Некоторые модели унициклов используют редукторные мотор-колёса. IPS во всех своих моделях использует директ-драйв. Может быть не зря на оригинальных Сигвеях всё же используются отдельные моторы да ещё и со спецредукторами? Ведь МК ДД гораздо проще использовать, но, тем не менее, этим путём никто не пошёл. Тупиковый путь?

Отдельно стоящий двигатель с редуктором удобен в том плане, что конструктивно двигатель можно разместить под платформой, а редуктор в самом колесе. Это позволяет опустить платформу ниже центра колеса, что хорошо для безопасности. С велосипедными МК я этого сделать не могу, т.к. мешает ось. Применять просто МК с редуктором особого смысла не вижу.
Думаю, в оригинальных сигвеях используется специальный высокоточный и высокопрочный редуктор. И, скорее всего, он еще достаточно дорогой. И заменять его на китайский мне очень бы не хотелось, т.к. в редукторе низкого качества может со временем появиться люфт, который будет мешать балансированию скутера. Да и надежность редуктор снижает. К тому же, повторить конструкцию оригинального сигвея с нашей промышленной базой очень сложно.
А насчет тупикового пути - каких-то особых проблем с ДД я не вижу. И сигвей, и уницикл ездят нормально.

[Slider]

Отдельно стоящий двигатель с редуктором удобен в том плане, что конструктивно двигатель можно разместить под платформой, а редуктор в самом колесе. Это позволяет опустить платформу ниже центра колеса, что хорошо для безопасности. С велосипедными МК я этого сделать не могу, т.к. мешает ось.

Ось же не насквозь платформу проходит? Поэтому не вижу проблем опустить платформу ниже оси. Правда возникает вопрос куда девать акумы с контроллером...

[VVK]

Ось же не насквозь платформу проходит? Поэтому не вижу проблем опустить платформу ниже оси. Правда возникает вопрос куда девать акумы с контроллером...

У обычного консольного колеса ось должна выступать не менее 5 см, чтобы нормальное крепление сделать. Если ее опустить ниже середины, и поместить редуктор в колесо, то все это крепление прячется под платформу. Или платформу нужно поднять выше оси, как у меня сейчас сделано.

Но это все мои догадки, оригинальный сигвей мне разбирать не приходилось.

[Электро]

Как устроен Сигвей, отлично видно на этом видео!
Seagway - how it works (in Russian)

[VVK]

Как устроен Сигвей, отлично видно на этом видео!

Да, серьезный аппарат, особенно в части дублирования. Видео, конечно, старовато, но представление дает хорошее, теперь понятно, почему он такой дорогой. Даже жидкостные датчики они тогда ставили. Колесо вроде обычное стоит, а редуктор где-то в стороне.

[VVK]

Бетта-версия программы для андроид-устройств.

Интерфейс, так себе, но пользоваться можно. Может, в дальнейшем разрисую ее более красиво. Данные вывел только основные. Показывать все пока смысла не вижу, буду добавлять по мере необходимости.

Ниже несколько фоток с экрана планшета.
Меню для установки соединения со скутером:


Соединение установлено, отображается текущая скорость и пробег:


Отображение напряжения батареи, потребляемого тока, как суммарного, так и отдельно по каждому каналу:

В дальнейшем будет добавлено отображение состояния каждой ячейки батареи. Должно быть удобно для диагностики.

Два таймера:

По срабатыванию одного из таймеров, скутер подает звуковой сигнал

[VVK]

Добавил экран с отображением состояния батареи. Показывается напряжение каждой ячейки, состояние ключа разряда ячейки (если включен, соответствующая строка подсвечивается красным), ключа зарядного устройства, наличие самого зарядного устройства. Фото экрана:


Данные берутся с этой BMS (16S, пока еще макет, разработана специально для этой задачи):

[VVK]

Первый экземпляр сигвея:




Похоже, что он самый тонкий из всех существующих. Толщина алюминиевой платформы 45 мм.
Дорожный просвет 11 см.
И один из самых легких в своем классе. Вес 32,5кг
Съемный руль.
Еще не ездит.

[Электро]

Самый легкий из полноразмерных сигвеев весит 23-24 кг, мечта но ваш аппарат тоже очень красив!