Электрический одноколесный велосипед является самобалансирующимся личным транспортером с одним колесом. Всадник контролирует скорость, наклоняясь вперед или назад, и управляет, скручивая устройство, используя их ноги. Механизм самобалансировки использует гироскопы, акселерометры, аналогичные используемым Segway PT.

Теория Операции
Проблема создания самобалансированного одноколесного велосипеда, автономного одноколесного велосипеда, который балансирует во всех трех измерениях, представляет собой интересную проблему в теории робототехники и управления. Теоретическая работа над проблемой одноколесного велосипеда дополняется работой по созданию реальных механически установленных унициклов.

Во-первых, самобалансированный одноколесный велосипед можно рассматривать как нелинейную систему управления, подобную двумерному перевернутому маятнику с укосиной тележкой у его основания: однако есть много эффектов более высокого порядка, которые участвуют в моделировании всей системы. Вращение самого ведущего колеса может обеспечить одномерное управление (то есть вперед и назад): управление в других измерениях обычно требует использования других исполнительных механизмов, таких как вспомогательные маятники, колесики реакции или управление моментом гироскопа, прикрепленные к главному маятнику одноколесного велосипеда.

Большинство коммерческих единиц самостоятельно балансируют в направлении движения (только одна ось) с боковой стабильностью, обеспечиваемой всадником; более сложные полностью самобалансирующиеся двухосевые устройства также должны самостоятельно балансировать из стороны в сторону. Механизмы управления как гироскопами управляющего момента, так и реактивными колесами и / или вспомогательными маятниками и могут рассматриваться как перевернутый маятник.

строительство

Внешность
Колесо находится в пластмассовом корпусе с ручкой для переноски устройства. На верхней панели находится кнопка включения / выключения, индикатор заряда аккумулятора и зарядный разъем. Справа и слева расположены симметрично два шага, на которых стоит всадник. Подножки у моноколосов, как правило, развиваются для удобства передачи устройства. Внутри есть мощный электрический двигатель (250-2000 Вт), гироскопы, которые держат балансировочное колесо, и перезаряжаемые батареи. У моношины нет ни задней, ни передней стороны, работа устройства полностью симметрична.

Принцип работы
Когда питание включено, электронные гироскопы и акселерометры начинают изменять крутящий момент двигателя, так что колесный корпус, наклоненный педалью через педали, восстанавливает горизонтальное положение. Продольное равновесие достигается путем «приближения» устройства под центром тяжести (всадника с монорельсом), а динамическое поперечное равновесие связано с центробежной силой вращения, которая возникает, когда колесо наклонено в стороны. Таким образом, монорельс управляется перемещением центра тяжести (наклона тела) вперед, назад и сбоку. При полной остановке пользователь устройства должен опираться на одну ногу.

Учусь
В отличие от других персональных транспортных средств, таких как электрический скутер и сегуэй, монорельс требует большего времени тренировки. Некоторые ранние модели моно-колес были оснащены двумя колесами, а также дополнительными съемными колесами для педалей, чтобы упростить обучение, но этот подход не нашел широкого применения. Необходимо укрепить навыки в порядке очередности: встать на педали и демонтировать (контролировать колесо одной ногой), забрать скорость и тормозить (сдвинуть центр тяжести), направить для поддержания поперечного баланса, поворота. Обучение занимает от одного часа (с опытным помощником) до 2-3 дней (полностью независимо).

история

Ранние эксперименты
Монополюсник ручной работы был запатентован в 1869 году Ричардом К. Хеммингром с блоком педальной мощности, запатентованным в 1885 году. Различные моторизованные моношины были разработаны и продемонстрированы в 1930-х годах без коммерческого успеха, и Чарльз Ф. Тейлор получил патент на «автомобиль, имеющий одна опорная и ведущее колесо»в 1964 году после того, как около 25 лет экспериментов.

Характеристики
Сегодня существует много разных моделей моноколей. Большинство из них имеют схожие параметры:

Вес: 8,5-29 кг
Максимальная скорость: 10-50 км / ч
Стоимость поездки: 10-240 км
Диаметр колеса: 10, 12, 14, 16, 18, 22 дюйма.
Дополнительно: Bluetooth-динамик, связь со смартфоном для указания скорости, мощности и заряда аккумулятора, для установки ограничений, освещения.

Безопасность
Электрические скутеры, в том числе моноколебы, не могут использоваться на автомобильных дорогах в некоторых странах. Использование моноколеса требует ношения защитного оборудования для роликовых коньков из-за опасности падения.

В России езда на монорельсе равна пешеходу

Опасность езды на монорельсе препятствует: в этом случае колесо резко замедляется и не отстает от всадника, наклоняющегося вперед по инерции, что приводит к его падению. С этой точки зрения самые мощные моно-колеса являются самыми безопасными, так как высокая мгновенная мощность позволяет колесу резко разгоняться и «подпрыгивать» под лицом, наклонившимся вперед.

Другой опасностью является резкое ускорение / отклонение вперед, особенно когда моновольт уже перемещается с максимальной скоростью. Работая на пределе, у него нет времени, чтобы развивать еще больше мощности и отключается. В связи с этим, чем выше развитая скорость, тем опаснее колесо при резком ускорении на высокой скорости. Это компенсируется только ограничением максимальной скорости в сочетании с избыточной мощностью некоторых моделей.

Тем не менее, благодаря простой конструкции, в которой нет огромного количества механических компонентов, монокамера является более безопасным транспортом, чем, например, электрический скутер, который позволяет вам развивать высокую скорость, которая часто ломает рулевое колесо, обрушивает оси сгибающего механизма, амортизаторы, диаметр колеса меньше, что также отрицательно сказывается, когда колесо попадает даже на небольшие ямы и сталкивается с препятствиями. Кроме того, безопасность моношины добавляет удивительную маневренность, которую нельзя сравнить с любым другим транспортным средством того же класса.

коммерциализация
В 2003 году Bombardier анонсировал концептуальный дизайн для такого устройства, которое используется в качестве спортивного автомобиля Embrio. В сентябре 2004 года Тревор Блэквелл продемонстрировал функциональный самобалансирующийся одноколесный велосипед, используя механизм управления, аналогичный механизму, используемому Segway PT, и опубликовал проекты в качестве Eunicycle. В ноябре 2006 года Яник и Марк Симерай подали патент США на компактное устройство для белья. В 2008 году RYNO Motors продемонстрировали свою прототипную единицу. В январе 2009 года Focus Designs демонстрирует электрический универсал для изобретателя Segway. В октябре 2010 года Focus Designs опубликовала видеоролик о электрическом одноколесном велосипеде с мотором и сиденьем.

Шейн Чен из изобретателя запустил компактный седло «Solowheel» в феврале 2011 года и в следующем месяце заключил лицензионное соглашение с братьями Симерай и подал патент, касающийся устройства, которое оспаривалось братьями Симерай в соответствующей патентной заявке, поданной в 2015 году ,

В конце 2015 года компания Ford Motor запатентовала «самоходный одноколесный велосипед, оснащенный транспортным средством», предназначенный для пассажиров на последней миле.

В апреле 2018 года Ryno Motors публикует видеоролик об изобретении одноколесного мотоцикла.

Популярная культура
Самобалансирующийся одноколесный велосипед был описан в 1969 году в книге «Человек из ROBOT», рассказе автора научной фантастики Гарри Харрисона.
Fenton Crackshell, персонаж Диснея, изображен в роботизированном одноколесном костюме как Gizmoduck.
Demolishor, Decepticon от сиквела Transformers 2009 года, режим робота которого — гигантский роботизированный одноколесный велосипед.
«Бешеные клопы» в The Roads Must Roll
Главный герой в браузере Flash, Little Wheel.
В The Lorax главный герой Тед Виггинс использует самобалансирующийся одноколесный велосипед с рулями.
Тор, вымышленный изобретатель колеса и гребня, комикса БК.
Securitrons от Fallout: New Vegas.