Самодельные балансирующие унициклы

[DED]

С консольностью движков можно особо не заморачиваться. Внешний кронштейн конструкцию не испортит, а вот прочность обеспечит. Все равно желательно колесики кожухами прикрыть.

Если использовать скейтовую (продольную) площадку, то как продольное вращение ее сделать? Для управления поворотами.
Невольно ловлю себя на мысли, что просятся близкие решения с "самоскейтом", который стоит на стапелях в параллельной ветке.
Поставить на опорной площадке четыре датчика веса, и по разности показаний определять текущее распределение нажима ступней.
Гиро датчики удерживают продольную горизонтальность доски, а весовые - направление движения и повороты.

[VVK]

Если использовать скейтовую (продольную) площадку, то как продольное вращение ее сделать? Для управления поворотами.

Я хочу попробовать прикрутить МК к штатному переднему креплению колес скейта, и всю эту "подвеску" поместить посередине доски. Это крепление позволить выполнять продольный наклон доски.
При этом колеса немного будут поворачиваться вокруг вертикальной оси (как это происходит в обычном скейте), но скорее всего это не страшно, система курсовой устойчивости контроллера отработает такие повороты.

Это, конечно в теории. На практике нужно будет небольшую НИОКР сделать   Может я где-то ошибаюсь.
Было бы время, давно бы попробовал.

А с датчиками давления связываться не хочется, вряд ли получится от них добиться такой точности, как от датчика наклона.

[DED]

Сейчас после своих домашних НИР и ОКР для меня уже стало очевидным - управление само балансирующимися аппаратами имеет и свои отрицательные стороны.

Когда скорость задается продольным наклоном  аппарата, и одновременно поперечными наклонами катающийся должен управлять боковым балансом и маневрами, у него неизбежно возникает некоторая неоднозначность координации. Особенно на начальном этапе обучения, или неидеальных условиях катания.
Очень сложно бывает управлять телом в неустойчивом положении независимо в двух плоскостях.
Традиционный сигвей лишен этого недостатка. У него всего одна плоскость управления наклоном тела. Это и обеспечивает необходимую комфортность катания на нем для любого неподготовленного человека.

Если делать скейтовый вариант сигвея, то разумно было бы тоже оставить на  управление наклоном лишь одну степень свободы - только боковые маневры. Управление продольным балансом (продольной горизонтальностью доски) оставить за гиро электроникой, а управление скоростью от двухкнопочного или куркового  ДУ брелочка.

При этом электроника должна удерживать скорость перемещения ровно такой, какой ее  задает сам катающийся. Отрабатывать все уклоны, горки, кочки и пр.
Это позволит сделать комфортный и компактный вариант скейтового сигвея.

[DED]

Итак, достаточно покатался на своем первом самопальном сидячем уницикле.
Потихоньку прошла эйфория первых ощущений  от «шайтан-арбы», наступили будни.
Аппарат приходилось таскать к месту катания, поднимать спускать по лестницам, спотыкаться об него в коридоре, очищать протектор от грязи.
Аппарат, благодаря контроллеру уважаемого VVK, оказался весьма умным и осторожным. Плавно трогался и послушно тормозил, повинуясь малейшим движениям седока. А благодаря удачной конструкции подвижных подножек с дополнительными колесами, обеспечивал отличную маневренность на малых скоростях.
Но не стал он любимцем семьи из-за своей громозкости, недрайвовости и отсутствия   прямой утилитарной надобности.
Квадрик, скутер и электросамокат совсем не оставили ему шансов на конкуренцию в воскресных покатушках на даче.
Дальше ближайшей округи на нем не уедешь, в багажник машины брать не за чем, кататься взрослым скучно уже через 10-15 минут. И детей на него не посадишь — стремновато. А спрос у них есть на подобную экзотику.
Вот такой непредвиденный облом.
А тут еще появились виды в ватрушечной теме на задействованный в уницикле МК 600Вт.

Короче.
Решено взять из унициклового задела самое лучшее — проверенный на практике контроллер,  подвижные боковые опорные подножки, и полученный опыт на первой модели, да замутить новый уницикловый аппарат.
Да такой, чтоб не хуже по оригинальности и компактности зарубежных образцов.
Средняя модель IPS имеет габариты около 45х45х16см и вес около 10кг.
Ну и куда с таким багажем сунешься? В магазин, в офис, в кинотеатр, для подскока? Сомнительно.
Только если для удовольствия покататься.
Вот, если б вес был чуток поменьше, да габариты тоже....
Вот и подумалось.
Ранее приобретенное МК на 8 дюймов  на практике оказалось очень тяговитым. При напряжении питания 24-36В имеет крейсерскую мощность около 300Вт. Рукой не удержишь.
А при напряжении питания в 48В может давать мощные импульсные моменты вращения, достаточные для унициклового самобалансирования.
Но правда, при соблюдении определенных ограничений по весу, и предельным моментам вращения в нагрузке.
В ходе отработки первой модели удалось нащупать путь преодоления этих ограничений. Как разгрузить вес с МК, и минимизировать компенсирующие вращающие моменты на МК.
Несколькими словами это — поставить на минимальную высоту подвижные опорные подножки.
Чем ниже опорные боковые подножки, тем устойчивее балансирование, тем меньше требуемые на него затраты.
Опорные подножки дают разгрузку ведущего МК на 60%. И что не менее важно, дают   отличную маневренность особенно на малых скоростях.
Еще одна важная деталь конструктива — опорная стойка.
Ездок слегка опирается на нее при езде, и может отодвигать ее от себя, либо притягивать, тем самым помогает продольному наклону ступнями подножек, и управлением скоростью движения.
При переносе, или парковке стойка убирается вниз. На конце стойки кольцо для удержания и переноски аппарата.
Вес аппарата и габариты в сложенном состоянии  меньше самого маленького существующего IPS.
В остальном все ходовые параметры примерно такие же.
Только за счет наличия подвижных подножек на нем не требуется предварительного обучения, и он может использоваться ездоками любого возраста, и с любым (разумным) весом.
На картинке примерная будущая компановка аппарата. Просто, как утюг.
Будет получаться хорошо, открою отдельную тему для повторения.
Тогда можно будет попробовать уговорить уважаемого VVK сделать упрощенную компактную версию управляющего контроллера.

[Slider]

Интересный вариант. По мне так индивидуальное ТС должно быть, лёгким, компактным, и не сложным в освоении, и похоже этот проект всем этим критериям удволетворяет...

[SMILE1]

А как поворачивать??

[DED]

Как раз с поворачиванием вообще никаких проблем. Хоть на месте.
Просто частично переносите вес на ту подножку, куда требуется повернуть.
Только при этом еще не забыть наклониться телом или опорной стойкой вперед.
Если топтаться с ноги на ногу, получится езда змейкой.

[Электро]

[user]Slider[/user], Только учтите, что если вам на 14" колесе не очень, много объезжать - то тут на восьмёрке вообще никуда не проедете... Эх, 16" дюймов лучше, как ни крути, говорю из опыта езды на 8", 10", 14" и 16". Да, я думаю, вы не будете спорить

[VVK]

Интересный вариант. По мне так индивидуальное ТС должно быть, лёгким, компактным, и не сложным в освоении, и похоже этот проект всем этим критериям удволетворяет...

Вполне вероятно, что с такой конструкцией и получится интересный микро-самокат. Что-то вроде почти-сигвея .
Я не спеша рассматриваю  возможность разработки удешевленного контроллера с одним каналом для уницикла. Посмотрю, что получится из такого аппарата, может и действительно сделаю для него блок управления.

В принципе этот самокат самостоятельно можно изготовить достаточно дешево, тут основные траты - это батарея, затем колесо, а уж затем и контроллер. Железо будет не дорого.

DED, а мне вот что еще не понятно. Если уницикл наезжает боковым колесом на кочку, что с ним будет?
Колесо сможет приподняться в этот момент, или весь аппарат наклонится вбок?
Хотя, если стоишь, может это и не важно, можно ногами амортизировать...

[Slider]

[user]Slider[/user], Только учтите, что если вам на 14" колесе не очень, много объезжать - то тут на восьмёрке вообще никуда не проедете... Эх, 16" дюймов лучше, как ни крути, говорю из опыта езды на 8", 10", 14" и 16". Да, я думаю, вы не будете спорить

Ну мне кажется в этой конструкции будет затрачиваться меньше энергии на поддержание баланса, чем на IPS...

[DED]

Действительно, в данном аппарате будет затрачиваться на балансировку энергии несравненно меньше, чем в других вариантах унициклов, в том числе и IPS.
Проходимости у 8" колеса не будет вообще никакой, как у самоката с таким же диаметром колес. Только ровный асфальт ухоженных тротуаров и парковых дорожек.
А при цеплянии одним боковым колесом за какой-то бугорок, сразу будет разворачивать аппарат. Увы! Тут возможность цепануть за бугорок практически такая же, как на скейте, или роликах.
Зато в руках постоянно будет находиться ручка стойки, за которую (не нагибаясь) без напряга можно спрыгнув перенести 8кг через бордюр, или неожиданное препятствие.
Получается немного своеобразная техника катания и преодоления препятствий. Постоянное чередование кто кого везет (несет).
Что радует, - ездок может быть любого роста, веса и возраста. В отличие от предыдущего уницикла аппарат не будет сильно "привязан" по настройкам к определенному весу седока.
(Далее немного Нью Васюки  ).
Более того, для совсем малявочного использования  можно сверху аккумуляторов пристроить маленькое детское вело сиденье для езды сидя. При этом получается детский моторизованный "стульчак" высотой около 40см.
Либо поставить сетчатую корзинку для небольших перевозок. Получится моторизованная сумка на колесах.

[DED]

Пока идет конструктивно-технологический этап разработки. Примерки, выбор и расчет прочности «железа».
Подножки в данном девайсе являются чуть ли не главным элементом. Именно на них приходится основной вес ездока. Особенно при подскоках на неровностях.
Поэтому в качестве несущей основы подножек были выбраны стальные 3мм полосы.
Донором решил попробовать обычные  хозяйственные петли.
Все остальное перепробованное оказалось слишком хлипким.

Только вот по одному колесу на подножке оказалось явно мало при весе ездока более 80кг. Особенно при прыжках экстремального вождения.
Пришлось ставить пары скейтовых колес. Они доступны в продаже, недорогие и заточены под подобные нагрузки.

Еще важный момент.
Чтобы  было удобнее быстро перенести аппарат через бордюр, и без заминки ехать дальше, подвижные подножки не должны «падать» вниз, а оставаться в рабочем положении. Для этого при отрыве аппарата от земли при переносах и перескоках, они должны удерживаться специальными пружинами в близком к горизонтальному положению.

Стойка для поддержки должна быть достаточно прочной на изгиб и вертикальные рывки. При прыжках она помогает ездоку давать вертикальный импульс аппарату для преодоления небольших препятствий.
Она будет выполнена телескопической из дюралевых трубок разного диаметра. Фиксация положений трубок подпружиненными нажимными штифтами в отверстиях.

[VVK]

А какая ширина у центрального блока (который с колесом) получается, как широко придется ноги расставлять? Шире, чем у IPS ?

[DED]

Ширина центральной части около 150мм. 
При езде на IPS ездок немного сжимает голенями центральную часть корпуса колеса, особенно на виражах.
В данном случае ноги стоят более свободно.
Подножки думаю сделать размерами 210х120мм.

Интересно, как поведет себя акселерометр при прыжках через бордюр?
Для этого ездок вначале делает упреждающее приседание, немного сжимает своим весом пневматику, и в момент сближения колеса с бордюром делает небольшой подскок. Толчек идет практически с упора от земли через боковые колеса.  Пневматика упруго пружинит вверх.
При этом  ездок немного подтягивает за собой вверх по инерции за ручку стойки весь аппарат, и разгружает вес.
Тем самым помогает колесу вскарабкаться на небольшой бордюр.
Далее гироскоп должен почувствовать заваливание аппарата вперед, и прибавить обороты вперед и мощности на колесе, как при езде в горку.
Это в теории. А что будет на практике выяснится через несколько дней.

[VVK]

Ширина центральной части около 150мм. 
При езде на IPS ездок немного сжимает голенями центральную часть корпуса колеса, особенно на виражах.
В данном случае ноги стоят более свободно.
Подножки думаю сделать размерами 210х120мм.

Размер подходящий.

Интересно, как поведет себя акселерометр при прыжках через бордюр?
Для этого ездок вначале делает упреждающее приседание, немного сжимает своим весом пневматику, и в момент сближения колеса с бордюром делает небольшой подскок. Толчек идет практически с упора от земли через боковые колеса.  Пневматика упруго пружинит вверх.
При этом  ездок немного подтягивает за собой вверх по инерции за ручку стойки весь аппарат, и разгружает вес.
Тем самым помогает колесу вскарабкаться на небольшой бордюр.
Далее гироскоп должен почувствовать заваливание аппарата вперед, и прибавить обороты вперед и мощности на колесе, как при езде в горку.
Это в теории. А что будет на практике выяснится через несколько дней.

Прыжки с бордюра для контроллера не проблема, переезд через небольшое препятствие тоже. А вот насчет прыжка на бордюр пока плохо представляю как это будет выглядеть. Сделаешь, посмотрим, что получилось.

[DED]

Сегодня выбрался на пару часов к верстаку, сделал первую примерку подножкам.
Можно стоять даже без опорных площадок, на несущих полосках. Но неудобно.
Получилось весьма прочно.
Подобрал, но еще не поставил пружины. Они будут удерживать в рабочем положении подножки. А в транспортном положении притягивать колесики друг к другу.

Для опорной стойки присмотрел легкую телескопическую дюралевую штангу от щетки-швабры. Она быстро и удобно фиксируется на нужной длине.
Очень легкая и достаточно прочная для предполагаемых функций.
Фиксируется на нужной длине поворотом пластиковой накладки.
В комплекте есть подходящая откидная ручка для переноски.

[DED]

Сегодня закончил слесарку.
Увы, в угоду прочности конструкции немного перебрал вес.  На 500г. Сейчас полный вес с аккумуляторами 8,5кг.

У опорной стойки регулируется наклон и длина под рост и удобство катающегося, и при транспортировании.
Для смены аккумуляторов надо снять верхнюю крышку. Четыре "барашка".

Подножки в рабочем режиме постоянно удерживаются  пружинами около горизонтального положения.
При транспортировании этими же пружинами подножки прижимаются колесами друг к другу под основным колесом.

Пока еще не подключал электронику. Смогу только после выходных. Тогда и выложу видео. Сейчас только фотки не ахти какого качества.
Добавлено 23 Нояб. 2013 в 22:24
Еще

[Электро]

Шик-модерн! Отличный аппарат получается! Очень похож на Robstep-овский мини-сигвей или на аналогичный!