Monociclo electrico

Un monociclo eléctrico es un transportador personal de auto-equilibrio con una sola rueda. El jinete controla la velocidad inclinándose hacia adelante o hacia atrás, y dirige girando la unidad con sus pies. El mecanismo de auto-equilibrio utiliza giroscopios, acelerómetros de una manera similar a la utilizada por el Segway PT.

Teoría de operación
El problema de crear un monociclo auto equilibrado, un monociclo autoalimentado que se equilibra en las tres dimensiones, es un problema interesante en robótica y teoría de control. El trabajo teórico sobre el problema del monociclo se complementa con el trabajo en la construcción de monociclos reales montados mecánicamente.

Primero, un monociclo auto-equilibrado puede considerarse como un sistema de control no lineal similar a un péndulo invertido bidimensional con un carrito de monociclo en su base: sin embargo, hay muchos efectos de orden superior que participan en el modelado del sistema completo. La rotación de la propia rueda motriz puede proporcionar un control unidimensional (es decir, hacia adelante y hacia atrás): el control en otras dimensiones generalmente requiere otros actuadores, como péndulos auxiliares, ruedas de reacción o control de momento de giroscopio acoplado al péndulo principal del monociclo.

La mayoría de las unidades comerciales se equilibran solo en la dirección de desplazamiento (eje único) con estabilidad lateral proporcionada por el usuario; los dispositivos de eje dual más autocompensados ​​y más complejos también deben equilibrarse de lado a lado. Los mecanismos de control de ambos utilizan el momento de control giroscopios, ruedas de reacción y / o péndulos auxiliares y pueden considerarse péndulo invertido.

Construcción

Apariencia
La rueda está en una caja de plástico con un asa para transportar el dispositivo. En el panel superior hay un botón de encendido / apagado, un indicador de carga de la batería y un conector de carga. A la derecha ya la izquierda hay dos pasos simétricos en los que se apoya el ciclista. Las plataformas de los monokolos, como regla general, se desarrollan para facilitar la transferencia del dispositivo. En su interior se encuentra un potente motor eléctrico (250-2000 vatios), los giroscopios que mantienen el volante y las baterías recargables. La rueda trasera no tiene ni la parte trasera ni la parte frontal, el funcionamiento del dispositivo es completamente simétrico.

El principio de trabajo
Cuando la alimentación está encendida, los giroscopios y acelerómetros electrónicos comienzan a cambiar el par del motor, de modo que la carcasa de la rueda inclinada por el pedal a través de los pedales restaura la posición horizontal. El equilibrio longitudinal se logra «acercándose» al dispositivo bajo el centro de gravedad (el ciclista con una rueda del motor), y el equilibrio transversal dinámico se debe a la fuerza centrífuga de rotación que se produce cuando la rueda se inclina hacia los lados. Por lo tanto, la rueda del motor se controla moviendo el centro de gravedad (inclinando el cuerpo) hacia adelante, hacia atrás y hacia los lados. Con una parada completa, el usuario del dispositivo debe apoyarse en una pierna.

Aprendizaje
A diferencia de otros vehículos personales, como el scooter eléctrico y el segway, el monowheel requiere más tiempo de entrenamiento. Algunos de los primeros modelos de mono-ruedas estaban equipados con dos ruedas, además de ruedas extraíbles para pedales, para simplificar el entrenamiento, pero este enfoque no encontró una amplia aplicación. Es necesario consolidar las habilidades en orden de prioridad: levantarse de los pedales y desmontar (controlar la rueda con un pie), aumentar la velocidad y frenar (cambiar el centro de gravedad), girar para mantener el equilibrio transversal, girar. El entrenamiento toma de una hora (con un asistente experimentado) a 2-3 días (completamente independiente).

Historia

Experimentación temprana
Richard C. Hemming patentó una monowheel de potencia manual en 1869 con una unidad de pedaleo patentada en 1885. Durante la década de 1930 se desarrollaron y demostraron varios monowheels motorizados sin éxito comercial y Charles F Taylor recibió una patente para un vehículo con una sola rueda de apoyo y de accionamiento ‘en 1964 después de unos 25 años de experimentación.

Caracteristicas
Hoy en día hay muchos modelos diferentes de monocolaces. La mayoría de ellos tienen parámetros similares:

Peso: 8,5-29 kg.
Velocidad máxima: 10—50 km / h
Distancia de viaje por carga: 10-240 km.
Diámetro de la rueda: 10, 12, 14, 16, 18, 22 pulgadas.
Opcional: altavoz Bluetooth, comunicación con un teléfono inteligente para indicar la velocidad, la energía y la carga de la batería, para establecer restricciones, luces.

Seguridad
Los scooters eléctricos, incluidos los monowheels, no se pueden usar en carreteras en algunos países. El uso de monowheels requiere el uso de equipos de protección para patines, debido al peligro de caídas.

En Rusia, montar sobre una monowheel es igual a un peatón

El peligro de montar una monowheel es golpear un obstáculo: en este caso, la rueda se ralentiza drásticamente y no sigue el ritmo del ciclista inclinado hacia adelante por la inercia, lo que hace que se caiga. Desde este punto de vista, las mono-ruedas más potentes son las más seguras, ya que la alta potencia instantánea permite que la rueda acelere bruscamente y «suba» debajo de la persona que se inclina hacia adelante.

Otro peligro es una fuerte aceleración / inclinación hacia adelante, especialmente cuando la rueda del motor ya está viajando a la velocidad máxima. Trabajando en el límite, no tiene tiempo para desarrollar aún más energía y se apaga. En este sentido, cuanto mayor sea la velocidad desarrollada, más peligrosa será la rueda durante la aceleración brusca a alta velocidad. Esto se compensa solo limitando la velocidad máxima en combinación con el exceso de capacidad de algunos modelos.

Sin embargo, gracias a un diseño simple, en el que no hay un gran número de componentes mecánicos, el monowheel es un transporte más seguro que, por ejemplo, un scooter eléctrico, que le permite desarrollar una alta velocidad, que a menudo rompe el volante, colapsa los ejes del mecanismo de plegado, los amortiguadores, el diámetro de la rueda es más pequeño, lo que también afecta negativamente cuando la rueda se empareja en pozos pequeños y se encuentra con obstáculos. Además, la seguridad del monowheel agrega su sorprendente maniobrabilidad, que no se puede comparar con ningún otro vehículo de la misma clase.

Comercializacion
En 2003, Bombardier anunció un diseño conceptual para un dispositivo de este tipo utilizado como vehículo deportivo, el Embrio. En septiembre de 2004, Trevor Blackwell demostró un monociclo funcional de auto-equilibrio, utilizando un mecanismo de control similar al utilizado por el Segway PT y publicó los diseños como el Eunicycle. En noviembre de 2006, Janick y Marc Simeray presentaron una patente estadounidense para un dispositivo compacto sin asiento. En 2008 RYNO Motors demostró su prototipo de unidad. En enero de 2009, Focus Designs demuestra monociclo eléctrico al inventor Segway. En octubre de 2010, Focus Designs publicó un video de un monociclo eléctrico con motor central y un asiento.

Shane Chen, de Inventist, lanzó el compacto asiento sin asiento ‘Solowheel’ en febrero de 2011 y en el mes siguiente concluyó un acuerdo de licencia con los hermanos Simeray y presentó una patente relacionada con el dispositivo que fue desafiado por los hermanos Simeray en una solicitud de patente relacionada presentada en 2015. .

A finales de 2015, la Ford Motor Company patentó un «monociclo autopropulsado que se puede enganchar con un vehículo», destinado a los pasajeros que viajan en la última milla.

En abril de 2018, Ryno Motors publica un video sobre la invención de la motocicleta de una sola rueda.

Cultura popular
Un monociclo de auto-equilibrio fue descrito en 1969 en The Man From ROBOT, un cuento del autor de ciencia ficción Harry Harrison.
Fenton Crackshell, un personaje de Disney, está representado con un traje robótico de monociclo como Gizmoduck.
Demolishor, un Decepticon de la secuela de Transformers de 2009, cuyo modo robot es un gigantesco monociclo robótico.
Los «tumblebugs» en The Roads Must Roll
El protagonista en el juego de navegador Flash, Little Wheel.
En The Lorax, el protagonista Ted Wiggins usa un monociclo auto-equilibrado con manubrio.
Thor, inventor ficticio de la rueda y el peine, del cómic aC.
Securitrones de Fallout: New Vegas.