Beskrivelse
Lazy mans walk…
De fleste har vist prøvet at balancere en pind på en finger. Får pinden overbalance i en eller anden retning, forsøger man at flytte hånden i den retning pinden falder. Gør man det hurtigt nok, taber man ikke pinden. Men gør man det for hurtigt, får pinden overbalance i modsatte retning.
Dette ustabile system kan kaldes for et omvendt pendul. Altså et pendul der vender på hovedet. Og det er netop dette princip der ligger til grund for en SegWay, dermed også for dette projekt.
En SegWay er et 2-hjulet-selvbalancerende transportmiddel, som kun har et formål, nemlig at holde balancen. Når man står på en SegWay, bruger man sin vægt til at påvirke denne balance. Vil man fremad, laver man en lille overbalance fremad med sin vægt. Denne overbalance registreres af systemet, som så reagere ved at køre fremad for at rette op på ubalancen. Opretholdes overbalancen, kører man dermed fremad. Det samme gælder for at køre bagud.
For at vide om systemet er i balance eller ej, skal der bruges nogle sensorer, der kan detektere dette. Når man står med pinden på fingeren, og prøver at holde den i balance. Bruger man synet og følesansen til at holde balancen med. Men disse sanser kan vi desværre ikke benytte i en SegWay. i stedet bruges sensorer, der kan måle hældningen på SegWay’ens konstruktionen. Der bruges en kombination af gyroskop og accelerometer. SegWay’en står i balance, når hældningen, på den plade man står på, er nul grader i forhold til vandret. Ændres denne hældningsvinkel, er det fordi der overbalance i den ene eller den anden retning.
Når man prøver at balancere med en pind på fingeren, finder man hurtigt ud af, at det ikke er nok at vide hvilken retning pinden falder. Der er også en sammenhæng mellem hvor hurtigt pinden falder, og hvor hurtigt man skal reagere. Det samme gælder for SegWay’en. Til det kan man bruge forskellige reguleringsteknikker, som kan omsætte ændringerne i hældningen, og hastigheden af dem, til hastigheden af den bevægelse, der er nødvendig for forsat at holde balancen.
I forbindelse med faget >>Digital kontrol i en fysisk verden<< som vi fulgte på Århus Universitet i efteråret 2008. Stiftede vi bekendtskab med denne problemstilling. Vi lavede en model af systemet i Lego.
Vi fik den til at holde balancen, men det var ikke helt tilfredsstillende nok. Vores model kunne ikke andet end at holde balancen, den kunne ikke rette op, hvis man skubbede til den. Efter projektet var vi meget sikre på, at vi kunne gøre det bedre. Det var også en smule svært at lave en model i Lego, som man ville kunne stå på, vores model var ca. 40 cm høj! Så vi besluttede, at hvis vi skulle prøve at lave en SegWay selv, så skulle det være en som man vil kunne stå på, og kunne bruge som den originale SegWay.
At bygge sin egen SegWay, giver nogle problemstillinger, som vi ikke rigtigt har fået noget undervisning i. Der skal laves en konstruktion, findes noget mekanik, som f.eks. motor og gearing. Desuden skal der laves noget elektronik til styring af motorerne osv. Så for ikke at gabe over mere end vi kunne tygge, besluttede vi at finde de ting, som vi ikke har kompetencer til at lave selv, i færdige moduler. Så vi ville kunne koncentrere os om de ting som vi ved noget om.
Konstruktionen har været en af de store usikkerheder, da det ikke lige er til at købe en færdig konstruktion, som vi ville kunne bruge. Heldigvis har IHA et metalværksted med nogle meget kompetente medarbejdere, som har været meget behjælpelige med konstruktionen.
For at undgå at skulle til at lave motorkontrollerprint, besluttede vi os for at undersøge virksomhederne omkring Århus, for at se, om der ikke skulle være en virksomhed, som beskæftiger sig med dette, og som kunne være interesseret i at hjælpe os. Vi kontaktede Roltec i Lystrup, som laver elektriske kørestole. De var meget villige til at hjælpe, og donerede en gammel kørestol til os. Den var fuldt fungerende, dog uden stol. I denne kørestol var der flere af de dele vi havde brug for. Hjul, gear og motorer, samt motorkontrollere, som er dimensioneret til de motorer som var i kørestolen. Så herfra var det bare et spørgsmål om at få fundet de resterende komponenter, samt få det hele til at gå op i en højere enhed.
Vi har haft nogle milepæle, som har været afgørende for om projektet lykkedes
· Få konstruktionen på plads.
· Styre motorerne fra egen software.
· Få omsat sensor input til en pålidelig hældningsvinkel.
· Få lavet en regulering af motorerne i forhold til denne hældningsvinkel.
Når der var sat flueben ud for disse fire milepæle, vidste vi at projektet ville komme i mål.
På denne hjemmeside, kan man følge processen fra start til slut.
