Hallo Leute
Ich bin auf der Suche nach einer vernünftigen Erklärung über die Technik des Segway´s speziell wie es mit den Sensoren funktioniert was sie z.B. für Befehle weitergeben.
Sehr interessant wären auch auch Fotos von den Sensoren oder generell der Technik.
Freue mich über alles was ihr für mich habt.
Technik Fragen
-
mathiegi
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- Wohnort: Baar (ZG) Schweiz
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Hallo Alpinestars
hier mal ne kleine Zusammenfassung:
Der Segway PT i2 auf einen Blick:
Einsatzbereich: Indoor-Bereich und asphaltierter Untergrund: Büroräumlichkeiten, Messehallen, Flughäfen oder Bahnhöfe. Outdoor Asphant Kies-und Naturwege.
Maximale Geschwindigkeit: 20km/h
Nutzlast: max. 118kg
Plattform: 63x63cm
Gewicht: 47,7kg (total) beide Akkus 10.8kg
Batterietyp: Zwei Saphion® Lithium-Ionen-Batterien mit 92 Zellen mit insgesamt 73.6V, 10.6Ah und 765Wh
Reichweite: 35-39km
Motoren: Zwei bürstenlose Elektro-Motoren mit Servo-Technologie
Räder: 35 cm fiberglasverstärktes Thermoplastik
Pneu: 48 cm stichresistente Pneu
Plattformhöhe: 21cm
Bodenfreiheit: 7,6cm
Display: Kabelloses InfoKey Steuergerät (2Stk.)
Die Fähigkeit, selbständig das Gleichgewicht zu halten, ist die faszinierendste Eigenschaft am Segway PT und ist der Schlüssel zu seiner Bedienung. Um zu verstehen, wie dieses System funktioniert, ist es hilfreich, Kamens Modell für das Gerät zu betrachten - den menschlichen Körper.
Wenn man aufsteht und sich so weit nach vorne lehnt, dass man das Gleichgewicht verliert, fällt man in der Regel trotzdem nicht auf die Nase. Das Gehirn weiss, dass man nicht im Gleichgewicht ist, weil sich die Flüssigkeit im Innenohr bewegt hat, also veranlasst es einen, seinen Fuss vorwärts zu bewegen, um einen Sturz zu vermeiden. Solange man sich nach vorne lehnt, wird das Gehirn Fussbewegungen nach vorne ausläsen, um einen aufrecht zu halten. Statt zu fallen, geht man vorwärts, einen Schritt nach dem anderen.
Der Segway PT macht ziemlich genau dasselbe, mit dem Unterschied, dass er statt Füssen Räder hat, statt Muskeln einen Motor, eine Ansammlung von Mikroprozessoren statt einem Gehirn und eine Gruppe von ausgeklügelten Gleichgewichtssensoren anstelle des Gleichgewichtssinnes im Innenohr. Wie unser Gehirn, weiss der Segway, wann man sich nach vorne lehnt. Um das Gleichgewicht zu erhalten, bewegt er die Räder genau in der richtigen Geschwindigkeit und man bewegt sich vorwärts. Segway nennt dieses Verhalten "Dynamische Stabilisierung" und hat den einzigartigen Prozess patentiert, der dem Segway PT erlaubt, mit nur zwei Rädern das Gleichgewicht zu halten.
Im Grunde genommen ist der Segway PT eine Kombination aus Sensoren, einem Kontrollsystem und einem Motorsystem. In dieser Sektion betrachten wir jedes dieser Elemente.Das primäre Sensorsystem ist eine Gruppe von Gyroskopen. Ein Gyroskop ist ein sich innerhalb eines stabilen Rahmens drehendes Rad. Ein sich drehendes Objekt widersetzt sich Änderungen seiner Rotationsachse, weil sich entgegenwirkende Kräfte mit dem Objekt weiterbewegen. Wenn man beispielsweise auf einen Punkt an der Spitze eines sich drehenden Rades drückt, bewegt sich dieser Punkt zur Vorderseite des Rades weiter, während die darauf angewendete Kraft immer noch vorhanden ist. Während sich der Punkt der Krafteinwirkung weiterbewegt, wird diese Kraft auch an der gegenüberliegenden Seite des Rades angewandt - die Kraft balanciert sich selbst aus.
Wegen seines Widerstandes gegenüber äußerer Krafteinwirkung, behält ein Gyroskop seine Position im Raum bei (relativ zum Boden), auch wenn man es in eine Schieflage bringt. Dabei bewegt sich der Rahmen des Gyroskops aber frei im Raum. Wenn man die Position des sich drehenden Rades des Gyroskops im Verhältnis zur Position des Rahmens misst, kann ein präziser Sensor sowohl den Neigungswinkel eines Objektes (wie viel es gegenüber einer geraden Position geneigt ist) als auch die Neigungs- geschwindigkeit angeben.
Ein konventionelles Gyroskop wäre in dieser Art Fahrzeug sperrig und schwierig zu warten, also erzielt der Segway PT denselben Effekt mit einem anderen Mechanismus. Segway PT’s benutzen einen speziellen Sensor der in einem fixen Winkel montiert wird und mit Einsatz von Silikon konstruiert wurde. Diese Art von Gyroskop bestimmt die Rotation eines Objektes durch die Anwendung des Coriolis Effekts auf einem sehr kleinen Massstab. Einfach erklärt, handelt es sich beim Coriolis Effekt um die sichtbare Ablenkung eines bewegten Objektes im Verhältnis zu einem anderen Objekt. Zum Beispiel scheint sich ein Flugzeug zu drehen, obwohl es sich in gerader Linie fortbewegt, weil die Erde darunter rotiert.
Ein typisches fixes Silikon-Gyroskop besteht aus einer kleinen Silikonscheibe, die in einem Halterungsrahmen angebracht ist. Die Silikonteilchen werden durch einen elektrostatischen Stromfluss bewegt, der durch die Scheibe fliesst. Die Teilchen bewegen sich in einer bestimmten Art und Weise, wodurch die Scheibe in einer berechenbaren Frequenz zum Vibrieren gebracht wird. Wenn die Scheibe um ihre eigene Achse bewegt wird (das geschieht, wenn sich der Segway PT in dieser Ebene dreht) verschieben sich die Teilchen relativ zu ihr. Das verändert die Vibration und der Unterschied ist proportional zum Grad der Drehung. Das Gyroskopsystem misst den Unterschied in der Vibration und leitet diese Informationen weiter zum Computer. Auf diese Weise kann der Computer berechnen, wann sich der Segway PT um bestimmte Achsen dreht.
Der Segway PT hat fünf Gyroskopsensoren, obwohl eigentlich nur drei benötigt werden, um die Vorwärts- und Rückwärtsneigung beziehungsweise die Neigung nach links oder rechts festzustellen. Die zusätzlichen Sensoren dienen der Redundanz, um das Fahrzeug zuverlässiger zu machen. Alle Informationen über den Neigungswinkel werden an das Gehirn des Fahrzeugs weitergeleitet. Das Gehirn besteht aus zwei elektronischen Schaltplatinen die jeweils mit einer Gruppe von Mikroprozessoren ausgestattet sind. Der Segway PT enthält eine Vielzahl an Mikroprozessoren, die zusammengenommen in etwa der dreifachen Rechenleistung eines typischen PCs entsprechen. Das Fahrzeug benötigt diese Rechenleistung, weil es sehr exakte Korrekturen durchführen muss um das Gleichgewicht zu halten. Wenn eine Schaltplatine ausfällt, kann die andere alle Funktionen übernehmen. Das System kann den Fahrer über den Fehler informieren und kontrolliert deaktiviert werden.
Die Mikroprozessoren werden von einer fortschrittlichen Software benutzt, die das Fahrzeug steuert. Dieses Programm überwacht alle Informationen die von den Gyroskopsensoren eintreffen und passt demgemäß die Geschwindigkeit einiger Elektromotoren an. Die Elektromotoren können jedes Rad unabhängig in verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen.
Wenn das Fahrzeug nach vorne geneigt wird, bewegen die Motoren beide Räder vorwärts, um ein Umkippen zu verhindern. Wenn das Fahrzeug nach hinten geneigt wird, bewegen die Motoren beide Räder nach hinten. Wenn der Fahrer sich zur Seite neigt, um nach links oder rechts zu wenden, bewegen die Motoren ein Rad schneller als das andere, oder bewegen die Räder in entgegengesetzte Richtungen, damit das Fahrzeug sich dreht.
Der Segway® Personal Transporter (PT) beinhaltet dutzende Einzelteile die mit größter Sorgfalt dazu konstruiert, hergestellt und getestet wurden um in synchroner Einheit zusammenzuarbeiten. Es werden in diesem Text folgende Segway PT Komponenten beschrieben: Steuerschaltkreise, Gleichgewichtssensoren, Motoren, Getriebe, Bereifung, Räder und Batterien.
Zwei ausgeklügelte Steuerplatinen von Delphi Electronics stellen sowohl Gehirn als auch Muskeln für das System zur Verfügung. Delphi Electronics wurde aufgrund ihrer Erfahrung in der Massenherstellung von hochqualitativer Automobil-Elektronik für so anspruchsvolle Anwendungen wie Airbags als Partner ausgewählt.
Jede Steuerplatine ist mit einem Texas Instruments Signalprozessor ausgestattet, der das gesamte Segway PT System überwacht und 100 Mal pro Sekunde auf Fehler- oder sonstige Zustände prüft, die einer sofortigen Reaktion bedürfen. Er liest die Informationen der Gleichgewichtssensoren (BSA), um festzustellen, ob sich der Fahrer vorwärts oder rückwärts lehnt. Diese Informationen führen ohne Zeitverzögerung dazu, dass Energie von den Batterien durch ein Set von 12 "Hochenergie-Hochstrom-Feldeffekt-Transistoren" (FETs) zu den Motoren geleitet wird. Diese Berechnungen finden hundertmal pro Sekunde statt und die Motoren werden bis zu tausend Mal pro Sekunde angepasst - eine Reaktionszeit, welche die menschliche Wahrnehmungszeit bei weitem übertrifft. Obwohl jede Steuerplatine den Segway PT nach einem Versagen der anderen Platine vollständig steuern kann (jede Platine ist mit den elektrischen Schaltkreisen beider Motoren verbunden), wird die Rechenleistung unter normalen Betriebsbedingungen aufgeteilt.
Der Verbund von Gleichgewichtssensoren (BSA), hergestellt von Silicon Sensing Systems, ist ein elegant konstruiertes, extrem widerstandsfähiges aber überaus empfindliches Gerät.
Dieser kleine Würfel mit etwa 7,6 cm Seitenlänge, enthält fünf fixe Ringvibrations- Winkelmesser-Sensoren (Gyroskope), die den Coriolis Effekt benutzen, um Drehungsgeschwindigkeiten zu messen. Diese winzigen Ringe werden elektromechanisch zum Vibrieren gebracht. Wenn sie gedreht werden, wird eine kleine Kraft erzeugt, die durch die interne Sensorelektronik gemessen werden kann.
Jedes Gyroskop ist in einem eigenen Winkel angebracht, was die Messung verschiedener Bewegungsrichtungen ermöglicht. Die Bordcomputer des Segway vergleichen laufend die Informationen aller fünf Gyroskope, um zu entscheiden, ob einer der fünf Sensoren fehlerhafte Daten liefert. Sollte dies der Fall sein, wird mit den Daten der verbliebenen Sensoren weitergearbeitet bis eine kontrollierte Sicherheitsabschaltung stattfindet.
Zwei Neigungssensoren, die mit einer Elektrolyt-Flüssigkeit gefüllt sind, stellen Informationen über die Gravitation zur Verfügung - in der gleichen Art und Weise wie unser Innenohr mit unserem Gleichgewichtssinn zusammenarbeitet. Der BSA wird von zwei unabhängigen Mikroprozessoren überwacht und ist aus Redundanzgründen in zwei unabhängige Hälften aufgeteilt. Sogar die Kommunikation zwischen den Hälften ist optisch ausgeführt, um zu verhindern, dass sich elektrische Fehler einer Seite auf die andere übertragen.
Die Motoren des Segway HT sind auf viele Arten einzigartig. Hergestellt von Pacific Scientific, ein Geschäftsbereich von Danaher, sind sie die stärksten Motoren ihrer Gewichts- und Grössenklasse die jemals in Massenproduktion gingen. Jeder Motor bietet eine Dauerleistung von 1.5 KW - das sind 2 PS!
Die Motoren benutzen bürstenlose Servo-Technologie, was bedeutet dass es keine Kontakte gibt, die verschleissen könnten und so die Leistung verringern. Die Magneten bestehen aus einem sehr kraftvollen seltenen Erdmetall: Neodym-Eisen-Bor. Jeder Motor ist mit zwei unabhängigen Wicklungen ausgestattet, wovon jede von einer eigenen Steuerplatine gesteuert wird. Unter normalen Betriebsbedingungen arbeiten beide Wicklungen parallel und teilen sich die Last. Im Falle eines Versagens, ist der Motor dazu in der Lage, die fehlerhafte Seite sofort zu deaktivieren und die verbleibenden Wicklungen dazu zu benutzen, um die Kontrolle über den Segway PT zu behalten, bis er zum Anhalten gebracht wurde. Der Motor wurde sorgfältig auf eine Leistung von bis zu 8.000 Umdrehungen pro Minute abgestimmt, was sehr hohe Leistungspegel in einer kleinen Bündelung ermöglicht. Redundante, kontaktlose, analoge Sensoren geben Rückmeldungen vom Motor an den Segway PT indem sie die Position der Magneten messen. Dabei ist die Motorachse das einzige bewegliche Teil.
Das Getriebe des Segway PT, eine gemeinsame Entwicklung von Axicon Technologies und Segway, ist mehr mit einer Schweizer Präzisionsuhr vergleichbar, als mit einem traditionellen Automobil-Getriebe. Ein zwei-Stufen Untersetzungs-System bietet eine 24:1 Untersetzung, die einen Motorbetrieb bei kraftvollen, effizienten Geschwindigkeiten über den vollen Umfang von Geschwindigkeiten des Segway PT ermöglicht. Jede Getriebestufe ist zu einem spiralförmigen Profil geschnitten, was für eine spiralförmige Verbindung sorgt, den Lärm minimiert und die Belastungsgrenzen des Getriebes erhöht. Die Anzahl von Zähnen auf jeder Getriebestufe ist so gewählt, dass nicht ganzzahlige Getriebeübersetzungen erzielt werden. Das bedeutet, die Zähne greifen bei jeder Umdrehung an einem anderen Platz, wodurch die Lebensdauer des Getriebes erhöht wird.
Die Ingenieure von Segway waren so ins Detail verliebt, dass sie die Getriebeverzahnung so entwickelt haben, dass die entstehenden Geräusche exakt zwei musikalische Oktaven voneinander entfernt liegen. Wenn sich der Segway PT bewegt, macht er Musik, keinen Lärm.
Das Getriebe ist vormontiert und geschmiert und benötigt während der gesamten Lebensdauer des Segway PT keinerlei Wartung. Es wurde unter harten Betriebsbedingungen über viele tausend Kilometer getestet.
Jeder der zwei Saphion Lithium-ion Batterien enthält eine entwickelten Steuerplatine, welche Temperatur und Spannung der Batterie an verschiedenen Stellen permanent überwacht. Segway LLC hat die Zusammenarbeit mit Valence Technology gewählt, dem Leader im Bereich der Entwicklung effizienter und sicherer Batterien. Die Basis für die neuen Batterien bildet die Technologie Saphion® (patentiert von Valence), die auf Phosphaten aufbaut. Saphion ist stabil und sicher, also die ideale Lösung für den täglichen Einsatz und sie hat eine längere Lebensdauer als die herkömmlichen NiMH Batterien. Die Reichweite erhöht sich, während sich die Ladezeit verringert.
Dieses Bauteil ist in einer anderen einmaligen Anwendung von GE Thermoplastics eingeschlossen. Die Batteriebox wird durch eine Vibrations-Schweissmethode versiegelt, die aus der Aussenseite des Verbunds eine einzige, durchgängige Struktur formt. Die Versiegelung schützt vor Feuchtigkeit und hält so stark, dass sie sämtliche Extremtests, die unseren Technikern in den Sinn kamen, problemlos widerstanden hat.
Die in die Batterie integrierte Elektronik ermöglicht "intelligentes" Aufladen. Der Besitzer muss den Segway PT nur an eine Steckdose anschliessen und die Batterie wählt selbständig die passende Ladegeschwindigkeit, basierend auf Temperatur, Spannung und Ladestand. Die Batterien werden schnell geladen und wechseln dann in einen Ausgleichs und Wartungsmodus. Der Segway PT Besitzer muss sich keine Gedanken über das Timing machen - einfach einstecken und der Rest geschieht automatisch.
Unter normalen Betriebsbedingungen überwacht der Segway PT sorgfältig beide Batterien und entlädt die Batterien gleichmässig. Für den unwahrscheinlichen Fall eines Batterieversagens, kann das System auch mit einer einzigen Batterie betrieben werden und erhält das Gleichgewicht bis es zu einem sicheren Halt gebracht wird.
hier mal ne kleine Zusammenfassung:
Der Segway PT i2 auf einen Blick:
Einsatzbereich: Indoor-Bereich und asphaltierter Untergrund: Büroräumlichkeiten, Messehallen, Flughäfen oder Bahnhöfe. Outdoor Asphant Kies-und Naturwege.
Maximale Geschwindigkeit: 20km/h
Nutzlast: max. 118kg
Plattform: 63x63cm
Gewicht: 47,7kg (total) beide Akkus 10.8kg
Batterietyp: Zwei Saphion® Lithium-Ionen-Batterien mit 92 Zellen mit insgesamt 73.6V, 10.6Ah und 765Wh
Reichweite: 35-39km
Motoren: Zwei bürstenlose Elektro-Motoren mit Servo-Technologie
Räder: 35 cm fiberglasverstärktes Thermoplastik
Pneu: 48 cm stichresistente Pneu
Plattformhöhe: 21cm
Bodenfreiheit: 7,6cm
Display: Kabelloses InfoKey Steuergerät (2Stk.)
Die Fähigkeit, selbständig das Gleichgewicht zu halten, ist die faszinierendste Eigenschaft am Segway PT und ist der Schlüssel zu seiner Bedienung. Um zu verstehen, wie dieses System funktioniert, ist es hilfreich, Kamens Modell für das Gerät zu betrachten - den menschlichen Körper.
Wenn man aufsteht und sich so weit nach vorne lehnt, dass man das Gleichgewicht verliert, fällt man in der Regel trotzdem nicht auf die Nase. Das Gehirn weiss, dass man nicht im Gleichgewicht ist, weil sich die Flüssigkeit im Innenohr bewegt hat, also veranlasst es einen, seinen Fuss vorwärts zu bewegen, um einen Sturz zu vermeiden. Solange man sich nach vorne lehnt, wird das Gehirn Fussbewegungen nach vorne ausläsen, um einen aufrecht zu halten. Statt zu fallen, geht man vorwärts, einen Schritt nach dem anderen.
Der Segway PT macht ziemlich genau dasselbe, mit dem Unterschied, dass er statt Füssen Räder hat, statt Muskeln einen Motor, eine Ansammlung von Mikroprozessoren statt einem Gehirn und eine Gruppe von ausgeklügelten Gleichgewichtssensoren anstelle des Gleichgewichtssinnes im Innenohr. Wie unser Gehirn, weiss der Segway, wann man sich nach vorne lehnt. Um das Gleichgewicht zu erhalten, bewegt er die Räder genau in der richtigen Geschwindigkeit und man bewegt sich vorwärts. Segway nennt dieses Verhalten "Dynamische Stabilisierung" und hat den einzigartigen Prozess patentiert, der dem Segway PT erlaubt, mit nur zwei Rädern das Gleichgewicht zu halten.
Im Grunde genommen ist der Segway PT eine Kombination aus Sensoren, einem Kontrollsystem und einem Motorsystem. In dieser Sektion betrachten wir jedes dieser Elemente.Das primäre Sensorsystem ist eine Gruppe von Gyroskopen. Ein Gyroskop ist ein sich innerhalb eines stabilen Rahmens drehendes Rad. Ein sich drehendes Objekt widersetzt sich Änderungen seiner Rotationsachse, weil sich entgegenwirkende Kräfte mit dem Objekt weiterbewegen. Wenn man beispielsweise auf einen Punkt an der Spitze eines sich drehenden Rades drückt, bewegt sich dieser Punkt zur Vorderseite des Rades weiter, während die darauf angewendete Kraft immer noch vorhanden ist. Während sich der Punkt der Krafteinwirkung weiterbewegt, wird diese Kraft auch an der gegenüberliegenden Seite des Rades angewandt - die Kraft balanciert sich selbst aus.
Wegen seines Widerstandes gegenüber äußerer Krafteinwirkung, behält ein Gyroskop seine Position im Raum bei (relativ zum Boden), auch wenn man es in eine Schieflage bringt. Dabei bewegt sich der Rahmen des Gyroskops aber frei im Raum. Wenn man die Position des sich drehenden Rades des Gyroskops im Verhältnis zur Position des Rahmens misst, kann ein präziser Sensor sowohl den Neigungswinkel eines Objektes (wie viel es gegenüber einer geraden Position geneigt ist) als auch die Neigungs- geschwindigkeit angeben.
Ein konventionelles Gyroskop wäre in dieser Art Fahrzeug sperrig und schwierig zu warten, also erzielt der Segway PT denselben Effekt mit einem anderen Mechanismus. Segway PT’s benutzen einen speziellen Sensor der in einem fixen Winkel montiert wird und mit Einsatz von Silikon konstruiert wurde. Diese Art von Gyroskop bestimmt die Rotation eines Objektes durch die Anwendung des Coriolis Effekts auf einem sehr kleinen Massstab. Einfach erklärt, handelt es sich beim Coriolis Effekt um die sichtbare Ablenkung eines bewegten Objektes im Verhältnis zu einem anderen Objekt. Zum Beispiel scheint sich ein Flugzeug zu drehen, obwohl es sich in gerader Linie fortbewegt, weil die Erde darunter rotiert.
Ein typisches fixes Silikon-Gyroskop besteht aus einer kleinen Silikonscheibe, die in einem Halterungsrahmen angebracht ist. Die Silikonteilchen werden durch einen elektrostatischen Stromfluss bewegt, der durch die Scheibe fliesst. Die Teilchen bewegen sich in einer bestimmten Art und Weise, wodurch die Scheibe in einer berechenbaren Frequenz zum Vibrieren gebracht wird. Wenn die Scheibe um ihre eigene Achse bewegt wird (das geschieht, wenn sich der Segway PT in dieser Ebene dreht) verschieben sich die Teilchen relativ zu ihr. Das verändert die Vibration und der Unterschied ist proportional zum Grad der Drehung. Das Gyroskopsystem misst den Unterschied in der Vibration und leitet diese Informationen weiter zum Computer. Auf diese Weise kann der Computer berechnen, wann sich der Segway PT um bestimmte Achsen dreht.
Der Segway PT hat fünf Gyroskopsensoren, obwohl eigentlich nur drei benötigt werden, um die Vorwärts- und Rückwärtsneigung beziehungsweise die Neigung nach links oder rechts festzustellen. Die zusätzlichen Sensoren dienen der Redundanz, um das Fahrzeug zuverlässiger zu machen. Alle Informationen über den Neigungswinkel werden an das Gehirn des Fahrzeugs weitergeleitet. Das Gehirn besteht aus zwei elektronischen Schaltplatinen die jeweils mit einer Gruppe von Mikroprozessoren ausgestattet sind. Der Segway PT enthält eine Vielzahl an Mikroprozessoren, die zusammengenommen in etwa der dreifachen Rechenleistung eines typischen PCs entsprechen. Das Fahrzeug benötigt diese Rechenleistung, weil es sehr exakte Korrekturen durchführen muss um das Gleichgewicht zu halten. Wenn eine Schaltplatine ausfällt, kann die andere alle Funktionen übernehmen. Das System kann den Fahrer über den Fehler informieren und kontrolliert deaktiviert werden.
Die Mikroprozessoren werden von einer fortschrittlichen Software benutzt, die das Fahrzeug steuert. Dieses Programm überwacht alle Informationen die von den Gyroskopsensoren eintreffen und passt demgemäß die Geschwindigkeit einiger Elektromotoren an. Die Elektromotoren können jedes Rad unabhängig in verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen.
Wenn das Fahrzeug nach vorne geneigt wird, bewegen die Motoren beide Räder vorwärts, um ein Umkippen zu verhindern. Wenn das Fahrzeug nach hinten geneigt wird, bewegen die Motoren beide Räder nach hinten. Wenn der Fahrer sich zur Seite neigt, um nach links oder rechts zu wenden, bewegen die Motoren ein Rad schneller als das andere, oder bewegen die Räder in entgegengesetzte Richtungen, damit das Fahrzeug sich dreht.
Der Segway® Personal Transporter (PT) beinhaltet dutzende Einzelteile die mit größter Sorgfalt dazu konstruiert, hergestellt und getestet wurden um in synchroner Einheit zusammenzuarbeiten. Es werden in diesem Text folgende Segway PT Komponenten beschrieben: Steuerschaltkreise, Gleichgewichtssensoren, Motoren, Getriebe, Bereifung, Räder und Batterien.
Zwei ausgeklügelte Steuerplatinen von Delphi Electronics stellen sowohl Gehirn als auch Muskeln für das System zur Verfügung. Delphi Electronics wurde aufgrund ihrer Erfahrung in der Massenherstellung von hochqualitativer Automobil-Elektronik für so anspruchsvolle Anwendungen wie Airbags als Partner ausgewählt.
Jede Steuerplatine ist mit einem Texas Instruments Signalprozessor ausgestattet, der das gesamte Segway PT System überwacht und 100 Mal pro Sekunde auf Fehler- oder sonstige Zustände prüft, die einer sofortigen Reaktion bedürfen. Er liest die Informationen der Gleichgewichtssensoren (BSA), um festzustellen, ob sich der Fahrer vorwärts oder rückwärts lehnt. Diese Informationen führen ohne Zeitverzögerung dazu, dass Energie von den Batterien durch ein Set von 12 "Hochenergie-Hochstrom-Feldeffekt-Transistoren" (FETs) zu den Motoren geleitet wird. Diese Berechnungen finden hundertmal pro Sekunde statt und die Motoren werden bis zu tausend Mal pro Sekunde angepasst - eine Reaktionszeit, welche die menschliche Wahrnehmungszeit bei weitem übertrifft. Obwohl jede Steuerplatine den Segway PT nach einem Versagen der anderen Platine vollständig steuern kann (jede Platine ist mit den elektrischen Schaltkreisen beider Motoren verbunden), wird die Rechenleistung unter normalen Betriebsbedingungen aufgeteilt.
Der Verbund von Gleichgewichtssensoren (BSA), hergestellt von Silicon Sensing Systems, ist ein elegant konstruiertes, extrem widerstandsfähiges aber überaus empfindliches Gerät.
Dieser kleine Würfel mit etwa 7,6 cm Seitenlänge, enthält fünf fixe Ringvibrations- Winkelmesser-Sensoren (Gyroskope), die den Coriolis Effekt benutzen, um Drehungsgeschwindigkeiten zu messen. Diese winzigen Ringe werden elektromechanisch zum Vibrieren gebracht. Wenn sie gedreht werden, wird eine kleine Kraft erzeugt, die durch die interne Sensorelektronik gemessen werden kann.
Jedes Gyroskop ist in einem eigenen Winkel angebracht, was die Messung verschiedener Bewegungsrichtungen ermöglicht. Die Bordcomputer des Segway vergleichen laufend die Informationen aller fünf Gyroskope, um zu entscheiden, ob einer der fünf Sensoren fehlerhafte Daten liefert. Sollte dies der Fall sein, wird mit den Daten der verbliebenen Sensoren weitergearbeitet bis eine kontrollierte Sicherheitsabschaltung stattfindet.
Zwei Neigungssensoren, die mit einer Elektrolyt-Flüssigkeit gefüllt sind, stellen Informationen über die Gravitation zur Verfügung - in der gleichen Art und Weise wie unser Innenohr mit unserem Gleichgewichtssinn zusammenarbeitet. Der BSA wird von zwei unabhängigen Mikroprozessoren überwacht und ist aus Redundanzgründen in zwei unabhängige Hälften aufgeteilt. Sogar die Kommunikation zwischen den Hälften ist optisch ausgeführt, um zu verhindern, dass sich elektrische Fehler einer Seite auf die andere übertragen.
Die Motoren des Segway HT sind auf viele Arten einzigartig. Hergestellt von Pacific Scientific, ein Geschäftsbereich von Danaher, sind sie die stärksten Motoren ihrer Gewichts- und Grössenklasse die jemals in Massenproduktion gingen. Jeder Motor bietet eine Dauerleistung von 1.5 KW - das sind 2 PS!
Die Motoren benutzen bürstenlose Servo-Technologie, was bedeutet dass es keine Kontakte gibt, die verschleissen könnten und so die Leistung verringern. Die Magneten bestehen aus einem sehr kraftvollen seltenen Erdmetall: Neodym-Eisen-Bor. Jeder Motor ist mit zwei unabhängigen Wicklungen ausgestattet, wovon jede von einer eigenen Steuerplatine gesteuert wird. Unter normalen Betriebsbedingungen arbeiten beide Wicklungen parallel und teilen sich die Last. Im Falle eines Versagens, ist der Motor dazu in der Lage, die fehlerhafte Seite sofort zu deaktivieren und die verbleibenden Wicklungen dazu zu benutzen, um die Kontrolle über den Segway PT zu behalten, bis er zum Anhalten gebracht wurde. Der Motor wurde sorgfältig auf eine Leistung von bis zu 8.000 Umdrehungen pro Minute abgestimmt, was sehr hohe Leistungspegel in einer kleinen Bündelung ermöglicht. Redundante, kontaktlose, analoge Sensoren geben Rückmeldungen vom Motor an den Segway PT indem sie die Position der Magneten messen. Dabei ist die Motorachse das einzige bewegliche Teil.
Das Getriebe des Segway PT, eine gemeinsame Entwicklung von Axicon Technologies und Segway, ist mehr mit einer Schweizer Präzisionsuhr vergleichbar, als mit einem traditionellen Automobil-Getriebe. Ein zwei-Stufen Untersetzungs-System bietet eine 24:1 Untersetzung, die einen Motorbetrieb bei kraftvollen, effizienten Geschwindigkeiten über den vollen Umfang von Geschwindigkeiten des Segway PT ermöglicht. Jede Getriebestufe ist zu einem spiralförmigen Profil geschnitten, was für eine spiralförmige Verbindung sorgt, den Lärm minimiert und die Belastungsgrenzen des Getriebes erhöht. Die Anzahl von Zähnen auf jeder Getriebestufe ist so gewählt, dass nicht ganzzahlige Getriebeübersetzungen erzielt werden. Das bedeutet, die Zähne greifen bei jeder Umdrehung an einem anderen Platz, wodurch die Lebensdauer des Getriebes erhöht wird.
Die Ingenieure von Segway waren so ins Detail verliebt, dass sie die Getriebeverzahnung so entwickelt haben, dass die entstehenden Geräusche exakt zwei musikalische Oktaven voneinander entfernt liegen. Wenn sich der Segway PT bewegt, macht er Musik, keinen Lärm.
Das Getriebe ist vormontiert und geschmiert und benötigt während der gesamten Lebensdauer des Segway PT keinerlei Wartung. Es wurde unter harten Betriebsbedingungen über viele tausend Kilometer getestet.
Jeder der zwei Saphion Lithium-ion Batterien enthält eine entwickelten Steuerplatine, welche Temperatur und Spannung der Batterie an verschiedenen Stellen permanent überwacht. Segway LLC hat die Zusammenarbeit mit Valence Technology gewählt, dem Leader im Bereich der Entwicklung effizienter und sicherer Batterien. Die Basis für die neuen Batterien bildet die Technologie Saphion® (patentiert von Valence), die auf Phosphaten aufbaut. Saphion ist stabil und sicher, also die ideale Lösung für den täglichen Einsatz und sie hat eine längere Lebensdauer als die herkömmlichen NiMH Batterien. Die Reichweite erhöht sich, während sich die Ladezeit verringert.
Dieses Bauteil ist in einer anderen einmaligen Anwendung von GE Thermoplastics eingeschlossen. Die Batteriebox wird durch eine Vibrations-Schweissmethode versiegelt, die aus der Aussenseite des Verbunds eine einzige, durchgängige Struktur formt. Die Versiegelung schützt vor Feuchtigkeit und hält so stark, dass sie sämtliche Extremtests, die unseren Technikern in den Sinn kamen, problemlos widerstanden hat.
Die in die Batterie integrierte Elektronik ermöglicht "intelligentes" Aufladen. Der Besitzer muss den Segway PT nur an eine Steckdose anschliessen und die Batterie wählt selbständig die passende Ladegeschwindigkeit, basierend auf Temperatur, Spannung und Ladestand. Die Batterien werden schnell geladen und wechseln dann in einen Ausgleichs und Wartungsmodus. Der Segway PT Besitzer muss sich keine Gedanken über das Timing machen - einfach einstecken und der Rest geschieht automatisch.
Unter normalen Betriebsbedingungen überwacht der Segway PT sorgfältig beide Batterien und entlädt die Batterien gleichmässig. Für den unwahrscheinlichen Fall eines Batterieversagens, kann das System auch mit einer einzigen Batterie betrieben werden und erhält das Gleichgewicht bis es zu einem sicheren Halt gebracht wird.
Liebe Grüsse
mathiegi/der Segwayflüsterer
DIE SEGWAY SCHRAUBER
https://www.facebook.com/groups/DieSegwaySchrauber/
www.youtube.com/user/mathiegi/
Segway? Ich steh drauf!
mathiegi/der Segwayflüsterer
DIE SEGWAY SCHRAUBER
https://www.facebook.com/groups/DieSegwaySchrauber/
www.youtube.com/user/mathiegi/
Segway? Ich steh drauf!
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Alpinestars
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- Registriert: 18.10.2011 17:03
Super danke schön
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Alpinestars
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Wenn ich die Präsentation fertig habe werde ich sie hier mal hochladen
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mathiegi
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Cool bin gespannt...
Liebe Grüsse
mathiegi/der Segwayflüsterer
DIE SEGWAY SCHRAUBER
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Wendelstein
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- Registriert: 18.01.2010 09:18
Hier kann man so ein "Silicon" Sensing System mit den 5 Kreiseln ansehen und es sogar um kleines Geld erwerben: http://www.ebay.de/itm/Segway-HT-PT-p13 ... 3a6b69f0c7. Und da kann man in kurzer und verständlicher Form genau nachlesen, wie so etwas funktioniert: http://www.astrise.com/research/library/memsgyro.pdf. Jeder sollte, bevor er das erstemal in seinem Leben auf den Segway steigt, dieses Dokument durcharbeiten; aber auch erfahrene Segwayer werden es mit Gewinn lesen.
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AXperts.de
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- Registriert: 27.12.2007 10:11
- Wohnort: 49134 Wallenhorst (bei Osnabrück)
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Na, das kann ich mir vorstellen, dass einem Mathematiker wie Dir dabei das Herz aufgeht 
Für mich sind das eher die "Bömischen Dörfer"
Gruß Dierk
Für mich sind das eher die "Bömischen Dörfer"
Gruß Dierk
Schau mal rein bei www.axperts.de
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Alpinestars
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- Registriert: 18.10.2011 17:03
Schönen dank für eure hilfe
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Gawrisch
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gute Idee. auch ich bin gespannt.
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Alpinestars
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- Registriert: 18.10.2011 17:03
Werde die Präsentation dann hier reinstellen.
Das einzige was mir noch fehlt ist die Anordnung der Sensoren warum die so angeordnet sind.
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own8ge
- Beiträge: 7
- Registriert: 13.04.2012 16:59
Wann machst du das den? :O
