الدراجة الهوائية الأحادية العجلة الكهربائية عبارة عن ناقل شخصي ذاتي التوازن مع عجلة واحدة. يتحكم المتسابق في السرعة عن طريق الميل إلى الأمام أو الخلف ، ويركز عن طريق لف الوحدة باستخدام أقدامهم. تستخدم آلية الموازنة الذاتية أجهزة الجيروسكوب وأجهزة قياس السرعة بطريقة مشابهة لتلك المستخدمة من قبل Segway PT.

نظرية التشغيل
مشكلة إنشاء الدراجة الأحادية ذات التوازن الذاتي ، وهي الدراجة الهوائية الأحادية ذاتية الحركة التي توازن في الأبعاد الثلاثة كلها ، مشكلة مثيرة للاهتمام في علم الروبوتات ونظرية التحكم. ويستكمل العمل النظري حول مشكلة الدراجة الأحادية بالعمل في بناء unruck الحقيقي التي شنت ميكانيكيا.

أولا ، يمكن اعتبار الدراجة الهوائية الأحادية التوازن ذاتية التوازن كنظام تحكم غير خطي مماثل لبندول مقلوب ثنائي الأبعاد مع عربة أحادية الدراجة عند قاعدته: ومع ذلك ، هناك العديد من التأثيرات الأعلى التي تشارك في نمذجة النظام الكامل. يمكن أن يوفر دوران عجلة القيادة نفسها تحكمًا أحادي البعد (أي إلى الأمام والخلف): يتطلب التحكم في الأبعاد الأخرى بشكل عام مشغلات أخرى ، مثل البندول المساعد ، وعجلات التفاعل أو التحكم في اللحظات الجيروسكوبية المتصلة بالبندول الرئيسي للدائرة الأحادية.

معظم الوحدات التجارية تحقق التوازن الذاتي في اتجاه السفر فقط (محور واحد) مع استقرار جانبي يتم توفيره من قبل الفارس ؛ تحتاج أجهزة المحور المزدوج الأكثر تعقيدا ذاتيا إلى توازن ذاتي من جانب إلى آخر. آليات السيطرة على كل من استخدام الجيروسكوبات لحظة التحكم ، وعجلات رد الفعل و / أو البندول المساعدة ويمكن اعتبار أن البندول مقلوب.

اعمال بناء

مظهر خارجي
العجلة في حالة بلاستيكية مع مقبض لحمل الجهاز. يوجد على الشاشة العلوية زر تشغيل / إيقاف ، ومؤشر شحن البطارية وموصل الشحن. إلى اليمين واليسار هناك خطوتان متناسقتان يقفهما الفارس. عتبات القدم في monokolos ، كقاعدة ، تتطور لراحة نقل الجهاز. الداخل هو محرك كهربائي قوي (250-2000 واط) ، وأجهزة الجيروسكوب التي تحافظ على عجلة التوازن ، والبطاريات القابلة لإعادة الشحن. مونووهيل ليس له ظهر ولا الجانب الأمامي ، تشغيل الجهاز متماثل بالكامل.

مبدأ العمل
عند تشغيل الطاقة ، تبدأ الجيروسكوبات ومقاييس التسارع الإلكترونية في تغيير عزم الدوران للمحرك بحيث يحافظ وضع العجلة التي تميل بواسطة الدواسة خلال الدواسات على الوضع الأفقي. يتحقق التوازن الطولي من خلال “الاقتراب” من الجهاز تحت مركز الجاذبية (الفارس مع مونوويل) ، ويرجع التوازن الديناميكي المستعرض إلى قوة الدوران الدورانية التي تحدث عندما تميل العجلة إلى الجوانب. وهكذا ، يتم التحكم في مونوويل بتحريك مركز الجاذبية (إمالة الجسم) إلى الأمام والخلف والجانب الجانبي. مع التوقف الكامل ، يجب على مستخدم الجهاز أن يتكئ على ساق واحدة.

تعلم
على عكس المركبات الشخصية الأخرى ، مثل السكوتر الكهربائي و segway ، يحتاج مونوهيل إلى مزيد من وقت التدريب. تم تجهيز بعض الموديلات المبكرة من عجلات أحادية مع عجلتين ، بالإضافة إلى عجلات إضافية قابلة للإزالة للدواسات ، من أجل تبسيط التدريب ، ولكن هذا النهج لم يجد تطبيقًا واسعًا. من الضروري تعزيز المهارات في ترتيب الأولويات: النهوض بالدواسات والرفع (التحكم في العجلة بقدم واحدة) ، التقاط السرعة والفرامل (تحريك مركز الثقل) ، التوجيه للحفاظ على التوازن المستعرض ، الدوران. يأخذ التدريب من ساعة (مع مساعد خبير) إلى 2-3 أيام (بشكل مستقل تماما).

التاريخ

التجريب المبكر
تم تسجيل براءة اختراع من نوع مونوويل في عام 1869 بواسطة ريتشارد سي. هيمينغ مع وحدة طاقة دواسة على براءة اختراع في عام 1885. تم تطوير العديد من المونهليلز الآلية وتم عرضها خلال الثلاثينات من دون نجاح تجاري وتم منح تشارلز إف تايلور براءة اختراع لـ “مركبة لها عجلة دعم وقيادة واحدة في عام 1964 بعد 25 سنة من التجارب.

مميزات
اليوم هناك العديد من نماذج مختلفة من monocolaces. معظمهم لديهم معايير متشابهة:

الوزن: 8.5-29 كجم
السرعة القصوى: 10 – 50 كم / ساعة
مسافة السفر لكل تهمة: 10-240 كم
قطر العجلة: 10 ، 12 ، 14 ، 16 ، 18 ، 22 بوصة.
اختياري: مكبر صوت Bluetooth ، اتصال مع هاتف ذكي للإشارة إلى السرعة والطاقة وشحن البطارية ، لتعيين قيود وأضواء.

الأمان
لا يمكن استخدام الدراجات البخارية الكهربائية ، بما في ذلك المونوديلز ، على الطرق السريعة في بعض البلدان. يتطلب استخدام المونلانل ارتداء معدات واقية لزلاجات التزلج ، بسبب خطر السقوط.

في روسيا ، الركوب على مونوويل يساوي المشاة

إن خطر ركوب مونوهيل يصطدم بعقبة: في هذه الحالة ، تتباطأ العجلة بشكل كبير ولا تتسابق مع الفارس الذي يميل للأمام بسبب الجمود ، مما يؤدي إلى سقوطه. من وجهة النظر هذه ، فإن أقوى عجلات أحادية هي الأكثر أمانًا ، حيث أن القوة العالية الآنية تسمح للعجلة بالتسارع بشكل حاد و “القيادة” تحت الشخص الذي يميل للأمام.

وهناك خطر آخر يتمثل في تسارع / إمالة حاد إلى الأمام ، خاصة عندما تتحرك مونووهيل بالفعل بأقصى سرعة. العمل عند الحد ، ليس لديه الوقت لتطوير المزيد من القوة وينطفئ. في هذا الصدد ، كلما كانت السرعة المتقدمة أعلى ، كلما كانت العجلة أكثر خطورة أثناء التسارع الحاد بسرعة عالية. يتم تعويض هذا فقط من خلال الحد الأقصى للسرعة في تركيبة مع القدرة الزائدة لبعض النماذج.

ومع ذلك ، وبفضل التصميم البسيط ، الذي لا يوجد فيه عدد كبير من المكونات الميكانيكية ، فإن مونوويل هي وسيلة نقل أكثر أمانًا من سكوتر كهربائي ، على سبيل المثال ، يسمح لك بتطوير سرعة عالية ، والتي عادة ما تكسر عجلة القيادة ، ينهار محاور آلية الطي ، ممتص الصدمات ، وقطر العجلة أصغر ، مما يؤثر سلبًا أيضًا عندما تصل العجلة حتى في الحفر الصغيرة والقيود. بالإضافة إلى ذلك ، تضيف سلامة مونوهيل قابليتها المذهلة للمناورة ، والتي لا يمكن مقارنتها بأي سيارة أخرى من نفس الفئة.

تسويق
في عام 2003 ، أعلنت بومباردييه عن تصميم مفاهيمي لمثل هذا الجهاز المستخدم كمركبة رياضية ، امبيريو. في سبتمبر 2004 ، أظهر تريفور بلاكويل دورة أحادية ذاتية التوازن ، باستخدام آلية التحكم المشابهة لتلك المستخدمة من قبل Segway PT ونشر التصاميم باسم Eunicycle. في نوفمبر 2006 ، قدم Janick and Marc Simeray براءة اختراع أمريكية لجهاز مدمج بدون مقعد. في عام 2008 ، قامت RYNO Motors بعرض وحدة النموذج الأولي الخاصة بها. في يناير 2009 ، قامت فوكس ديزاينس بتوضيح الدراجة الأحادية الكهربائية إلى مخترع سيجواي. في أكتوبر 2010 نشرت Focus Designs فيديو لدائرة كهربائية أحادية مع محرك محوري ومقعد.

أطلق شين تشن من Inventist “Solowheel” المقيد بدون مقعد في فبراير 2011 ، وفي الشهر التالي أبرم اتفاقية ترخيص مع الأخوة Simeray وقدم براءة اختراع تتعلق الجهاز الذي طعن من قبل الأخوة Simeray في طلب براءة اختراع ذات الصلة المقدمة في عام 2015 .

في أواخر عام 2015 ، حصلت شركة فورد موتور على براءة اختراع “الدراجة الهوائية الأحادية العجلة ذاتية الحركة التي يمكن التحكم فيها بالمركبة” ، والتي تم تصميمها للمسافرين إلى آخر الميل.

في أبريل 2018 ، قامت شركة Ryno Motors بنشر فيديو عن اختراع دراجة نارية ذات عجلة واحدة.

الثقافة الشعبية
تم وصف الدراجة الأحادية التوازن الذاتي في عام 1969 في The Man From ROBOT ، وهي قصة قصيرة لمؤلف الخيال العلمي هاري هاريسون.
تم تصوير فنتون كاكسل ، شخصية ديزني ، مرتدياً بدلة الدراجة الهوائية الآلية مثل Gizmoduck.
Demolishor ، ديسيبسيكون من تكملة المحولات لعام 2009 ، الذي وضع الروبوت هو الدراجة الهوائية الأحادية العجلة الهائلة العملاقة.
يجب أن تتفوق “الطرق المتقطعة” في الطرق
بطل الرواية في لعبة متصفح الفلاش ، Little Wheel.
في The Lorax ، يستخدم بطل اللعبة Ted Wiggins جهازًا أحاديًا للتوازن الذاتي مع مقود مقاوم.
ثور ، المخترع الخيالي للعجلة والمشط ، من الشريط الهزلي BC.
Securitrons من سقوط: نيو فيغاس.