Un monocycle électrique est un transporteur personnel à équilibrage automatique doté d’une seule roue. Le conducteur contrôle la vitesse en se penchant en avant ou en arrière et dirige en tournant l’appareil à l’aide de ses pieds. Le mécanisme d’auto-équilibrage utilise des gyroscopes, des accéléromètres, d’une manière similaire à celle utilisée par le Segway PT.
Théorie de fonctionnement
Le problème de la création d’un monocycle auto-équilibré, un monocycle autonome équilibrant les trois dimensions, est un problème intéressant en robotique et en théorie du contrôle. Les travaux théoriques sur le problème des monocycles sont complétés par ceux de la construction de véritables monocycles montés mécaniquement.
Premièrement, un monocycle auto-équilibré peut être considéré comme un système de contrôle non linéaire similaire à un pendule inversé bidimensionnel avec un chariot pour monocycle à sa base: cependant, de nombreux effets d’ordre supérieur participent à la modélisation du système complet. La rotation de la roue motrice elle-même peut fournir un contrôle unidimensionnel (c’est-à-dire aller et retour): le contrôle dans d’autres dimensions nécessite généralement d’autres actionneurs, tels que des pendules auxiliaires, des roues de réaction ou un contrôle de moment de gyroscope fixé au pendule principal du monocycle.
La plupart des unités commerciales s’équilibrent dans le sens de la marche uniquement (axe unique), la stabilité latérale étant assurée par le cycliste; plus complexes, les appareils à deux axes à auto-équilibrage complet doivent également s’équilibrer d’un côté à l’autre. Les mécanismes de contrôle des deux utilisent des gyroscopes à moment de contrôle, des roues de réaction et / ou des pendules auxiliaires et peuvent être considérés comme un pendule inversé.
Construction
Apparence
La roue est dans un boîtier en plastique avec une poignée pour transporter l’appareil. Sur le panneau supérieur se trouvent un bouton marche / arrêt, un indicateur de charge de la batterie et un connecteur de charge. À droite et à gauche, il y a deux marches symétriques sur lesquelles le cavalier se tient. En règle générale, les marchepieds des monokolos se développent pour faciliter le transfert de l’appareil. À l’intérieur se trouve un puissant moteur électrique de type blisks (250-2000 watts), des gyroscopes qui maintiennent le balancier et des piles rechargeables. La roue monow n’a ni le dos ni le côté avant, le fonctionnement de l’appareil est complètement symétrique.
Le principe de travail
À la mise sous tension, les gyroscopes électroniques et les accéléromètres commencent à modifier le couple du moteur, de sorte que le logement de roue incliné par la pédale à travers la pédale rétablisse la position horizontale. L’équilibre longitudinal est obtenu en «approchant» le dispositif sous le centre de gravité (le cycliste avec une roue monocellulaire), et l’équilibre transversal dynamique est dû à la force de rotation centrifuge qui se produit lorsque la roue est inclinée sur les côtés. Ainsi, la roue monowheel est contrôlée en déplaçant le centre de gravité (inclinaison du corps) vers l’avant, l’arrière et les côtés. Avec un arrêt complet, l’utilisateur de l’appareil doit s’appuyer sur une jambe.
Apprentissage
Contrairement aux autres véhicules personnels, tels que les scooters électriques et les segway, le volant à une roue nécessite plus de temps de formation. Certains des premiers modèles de roues simples étaient équipés de deux roues, ainsi que de roues amovibles supplémentaires pour les pédales, afin de simplifier la formation, mais cette approche n’a pas trouvé une large application. Il est nécessaire de consolider les compétences par ordre de priorité: montez sur les pédales et descendez (contrôlez la roue avec un pied), prenez la vitesse et freinez (déplacez le centre de gravité), dirigez pour maintenir l’équilibre transversal, tournez. La formation prend entre une heure (avec un assistant expérimenté) et 2-3 jours (en toute indépendance).
L’histoire
Expérimentation précoce
Richard C. Hemming a breveté en 1869 une roue monorote à commande manuelle dotée d’un groupe motopropulseur à pédale breveté en 1885. Diverses roues monomoteurs motorisées ont été développées et démontrées au cours des années 1930 sans succès commercial. Charles F Taylor a obtenu un brevet pour un véhicule une seule roue porteuse et motrice ‘en 1964 après 25 ans d’expérimentation.
Les caractéristiques
Il existe aujourd’hui de nombreux modèles de monocolaces. La plupart d’entre eux ont des paramètres similaires:
Poids: 8.5-29 kg
Vitesse maximale: 10—50 km / h
Distance parcourue par charge: 10-240 km
Diamètre de roue: 10, 12, 14, 16, 18, 22 pouces.
En option: haut-parleur Bluetooth, communication avec un smartphone pour indiquer la vitesse, l’alimentation et la charge de la batterie, pour définir des restrictions, des voyants.
Sécurité
Les scooters électriques, y compris les roues monocoques, ne peuvent pas être utilisés sur les autoroutes de certains pays. L’utilisation de roues à simple roue nécessite le port d’un équipement de protection pour les patins à roulettes, en raison du risque de chute.
En Russie, rouler sur une roue à la roue équivaut à un piéton
Le danger de rouler sur un volant à roue fixe heurte un obstacle: dans ce cas, le volant ralentit considérablement et ne suit pas le coureur penché en avant par inertie, ce qui le fait tomber. De ce point de vue, les mono-roues les plus puissantes sont les plus sûres, car la puissance instantanée élevée permet à la roue d’accélérer brusquement et de «monter» sous la personne penchée vers l’avant.
Un autre danger est une forte accélération / inclinaison vers l’avant, en particulier lorsque la roue à aubes tourne déjà à la vitesse maximale. Travaillant à la limite, il n’a pas le temps de développer encore plus de puissance et s’éteint. À cet égard, plus la vitesse développée est élevée, plus la roue est dangereuse lors d’une forte accélération à grande vitesse. Ceci n’est compensé que par la limitation de la vitesse maximale associée à la capacité excédentaire de certains modèles.
Néanmoins, grâce à une conception simple, dans laquelle il n’existe pas un grand nombre de composants mécaniques, le volant à un seul volant est un moyen de transport plus sûr que, par exemple, un scooter électrique, ce qui permet de développer une vitesse élevée qui casse souvent le volant, effondre les axes du mécanisme de pliage, amortisseurs, le diamètre de la roue est plus petit, ce qui affecte également lorsque la roue devient même dans de petites fosses et rencontre des obstacles. De plus, la sécurité de la roue à aubes ajoute une maniabilité incroyable, qui ne peut être comparée à aucun autre véhicule de la même classe.
La commercialisation
En 2003, Bombardier a annoncé la conception d’un tel appareil, l’Embrio, utilisé comme véhicule de sport. En septembre 2004, Trevor Blackwell a présenté un monocycle à auto-équilibrage fonctionnel, utilisant un mécanisme de contrôle similaire à celui utilisé par le Segway PT et a publié les dessins en tant que Eunicycle. En novembre 2006, Janick et Marc Simeray ont déposé un brevet américain pour un dispositif compact sans siège. En 2008, RYNO Motors a présenté son prototype. En janvier 2009, Focus Designs a présenté un inventeur de monocycle électrique à l’inventeur du Segway. En octobre 2010, Focus Designs a publié une vidéo d’un monocycle électrique avec moteur à moyeu et siège.
Shane Chen d’Inventist a lancé le «Solowheel» compact sans siège en février 2011 et, le mois suivant, a conclu un accord de licence avec les frères Simeray et a déposé un brevet relatif à l’appareil qui a été contesté par les frères Simeray dans une demande de brevet connexe déposée en 2015. .
À la fin de 2015, Ford Motor Company a breveté un « monocycle automoteur pouvant être engagé dans un véhicule », destiné aux navetteurs du dernier kilomètre.
En avril 2018, Ryno Motors, publie une vidéo sur l’invention de la motocyclette simple roue.
La culture populaire
Un monocycle à équilibrage automatique a été décrit en 1969 dans The Man From ROBOT, une nouvelle de l’auteur de science-fiction Harry Harrison.
Fenton Crackshell, un personnage de Disney, est représenté vêtu d’une combinaison de monocycle robotisée sous le nom de Gizmoduck.
Demolishor, un Decepticon de la suite de Transformers en 2009, dont le mode robot est un monocycle robotique gigantesque.
Les « tumblebugs » dans The Roads Must Roll
Le protagoniste dans le jeu de navigateur Flash, Little Wheel.
Dans le Lorax, le protagoniste Ted Wiggins utilise un monocycle à équilibrage automatique avec guidon.
Thor, inventeur fictif de la roue et du peigne, de la bande dessinée BC.
Securitrons de Fallout: New Vegas.