Kai balansas tampa elektroniniu
Pirmą kartą užlipus ant giroskopinio paspirtuko gali atrodyti, kad tai kažkas panašaus į magiją. Stovi ant dviejų ratų, o jis tiesiog laiko tave pusiausvyroje. Pasilenkei į priekį – važiuoji, atsilošei atgal – stabdai. Tačiau jokios magijos čia nėra, tik protinga fizikos ir elektronikos kombinacija, kurią inžinieriai tobulino daugybę metų.
Giroskopinis paspirtukas, dar vadinamas segway tipo transportu ar hoverboard’u (nors jis ir neskraido), veikia pasitelkdamas kelis pagrindinius komponentus: giroskopus, pagreičio jutiklius, galingą procesorių ir elektrinius variklius. Visa ši sistema dirba kartu, kad išlaikytų vairuotoją vertikalioje padėtyje ir judėtų norima kryptimi.
Giroskopų ir jutiklių simfonija
Pagrindinis šio stebuklingo įrenginio smegenų centras yra giroskopai ir pagreičio jutikliai. Giroskopas – tai įrenginys, kuris jaučia kampinį greitį ir orientaciją erdvėje. Modernūs giroskopiniai paspirtukai naudoja MEMS (mikro-elektromechaninių sistemų) technologiją pagamintus giroskopus, kurie yra maži kaip vienas mikroschemos komponentas, bet neįtikėtinai tikslūs.
Šie jutikliai dirba kartu su akselerometrais – pagreičio matavimo prietaisais. Akselerometrai nustato, ar paspirtukas juda į priekį, atgal ar į šonus, o taip pat jaučia gravitacijos jėgą. Kai pasilenkiate į priekį, akselerometras užfiksuoja šį pasvirimo kampą ir perduoda informaciją valdymo sistemai.
Įdomu tai, kad šie jutikliai atlieka matavimus šimtus kartų per sekundę. Tai reiškia, kad jūsų kūno padėties pokyčiai registruojami beveik akimirksniu. Būtent dėl to paspirtukas taip greitai reaguoja į jūsų judesius – jis tiesiog spėja pastebėti net menkiausius svorio centro pasikeitimus.
Kaip procesorius priima sprendimus
Visi tie duomenys iš jutiklių būtų bevertės skaičių eilutės, jei ne valdymo plokštė su procesoriumi. Šis elektroninis protas gauna informaciją iš visų jutiklių ir per milisekundes apskaičiuoja, ką reikia daryti, kad išlaikytų pusiausvyrą.
Procesorius naudoja sudėtingus algoritmus, paremtus PID (Proporcinis-Integralinis-Diferencialinis) valdymo principu. Tai skamba gąsdinamai, bet iš esmės reiškia, kad sistema nuolat lygina faktinę padėtį su norima padėtimi ir koreguoja variklius atitinkamai. Jei pradedi kristi į priekį, sistema komandą duoda varikliams sukti ratus į priekį, kad “pavytų” tave ir išlaikytų vertikaliai.
Šis procesas vyksta taip greitai ir sklandžiai, kad tu net nepastebi tų nuolatinių mikrokoregavimų. Tavo smegenys ir paspirtuko procesorius dirba išvien – tu valdai bendrą kryptį, o elektronika rūpinasi smulkmenomis.
Elektriniai varikliai kaip raumenys
Visas tas protingumas būtų beverčiai, jei nebūtų būdo fiziškai judinti paspirtuko. Čia į sceną įžengia elektriniai varikliai, paprastai po vieną kiekviename rate. Dažniausiai naudojami bevieliai nuolatinės srovės varikliai, kurie yra efektyvūs, tylūs ir gana galingi savo dydžiui.
Šie varikliai gali sukti ratus į priekį ir atgal, o taip pat valdyti kiekvieno rato greitį atskirai. Tai labai svarbu posūkiams – kai sukate į dešinę, dešinysis ratas sukasi lėčiau nei kairysis, arba net sukasi priešinga kryptimi. Būtent todėl giroskopinis paspirtukas gali suktis vietoje, o tai ypač patogu ankštose erdvėse.
Variklių galia paprastai svyruoja nuo 250 iki 800 vatų kiekvienam ratui, priklausomai nuo modelio. Galingesni varikliai leidžia įveikti statesnius šlaitus ir pasiekti didesnius greičius, tačiau kartu sunaudoja daugiau energijos iš baterijos.
Baterijos – energijos šaltinis
Visa ši sistema maitinama ličio jonų baterijomis, kurios paprastai sumontuotos paspirtuko korpuse tarp kojų padėčių. Baterijos talpa dažniausiai svyruoja nuo 4 iki 12 ampervalandžių (Ah), o tai lemia, kiek toli galėsite nuvažiuoti vienu įkrovimu.
Vidutiniškai giroskopinis paspirtukas su 6-8 Ah baterija gali nuvažiuoti 15-25 kilometrus, priklausomai nuo vairuotojo svorio, važiavimo greičio ir reljefo. Įdomu tai, kad kai stabdote ar važiuojate žemyn, sistema gali regeneruoti dalį energijos – varikliai veikia kaip generatoriai ir kraunama baterija. Tiesa, šis efektas nėra labai didelis, bet kiekvieną procentą skaičiuoja.
Baterijos saugumas yra kritiškai svarbus. Girdėjote istorijų apie užsidegusius hoverboard’us? Tai dažniausiai nutikdavo dėl pigių, nekokybiškai pagamintų baterijų, kuriose nebuvo tinkamų apsaugos sistemų. Kokybiški modeliai turi BMS (Battery Management System) – baterijos valdymo sistemą, kuri stebi temperatūrą, įtampą ir srovę, apsaugodama nuo perkrovimo ar per didelio iškrovimo.
Kaip išmokti važiuoti ir ko tikėtis
Pirmieji bandymai ant giroskopinio paspirtuko gali būti šiek tiek bauginantys. Rekomenduoju pradėti laikantis už sienos ar draugo peties. Pirmiausia tiesiog užlipkite ant platformos abiem kojomis ir pamėginkite pajusti, kaip paspirtukas reaguoja į jūsų kūno judesius. Nedarykite staigių judesių – sistema reaguoja į švelnų svorio centro keitimą.
Kai jau jaučiatės patogiai stovėdami, pamėginkite švelniai pasilenkti į priekį. Nebijokite – paspirtukas pradės judėti ir “pavys” jus. Stabdymui tiesiog švelniai atsiloškite atgal. Posūkiams naudokite kojas – paspauskite dešinę koją į priekį, kad suktumėte į kairę, ir atvirkščiai.
Dauguma žmonių pagrindus išmoksta per 10-20 minučių, bet tikrai pasitikėti savimi gali užtrukti kelias valandas praktikos. Visada dėvėkite apsauginę įrangą, ypač šalmą – griūtis nuo giroskopinio paspirtuko gali būti skausminga, nes dažniausiai važiuojate 10-15 km/h greičiu.
Nuo Segway iki šiuolaikinių modelių
Giroskopinių paspirtukų istorija prasidėjo 2001 metais, kai Deanas Kamenas pristatė Segway PT. Tai buvo revoliucinis įrenginys su dideliu rankenos valdymu, kuris kainavo apie 5000 dolerių. Nors technologija buvo įspūdinga, Segway niekada netapo masiniu transporto priemonės, kaip buvo tikėtasi.
Tikrasis proveržis įvyko apie 2013-2015 metus, kai Kinijos gamintojai pradėjo kurti kompaktiškesnes versijas be rankenų – tuos pačius hoverboard’us, kurie tapo neįtikėtinai populiarūs. Staiga ši technologija tapo prieinama už 200-500 dolerių, o tai ją padarė pasiekiamą plačiajai visuomenei.
Šiandien rinkoje yra dešimtys skirtingų modelių – nuo pigių 100 eurų variantų iki premium klasės įrenginių už 1000 eurų ir daugiau. Yra modelių su didesniu ratais, skirtu važiavimui lauke, yra kompaktiškų miesto variantų, net modelių su Bluetooth garsiakalbiais ir LED apšvietimu.
Praktinis panaudojimas ir kas verta žinoti prieš perkant
Giroskopinis paspirtukas nėra universali transporto priemonė, bet tam tikrose situacijose jis gali būti labai patogus. Idealiai tinka trumpiems atstumams – nuvažiuoti iki parduotuvės, pasivaikščioti parke, judėti dideliame sandėlyje ar gamykloje. Kai kurie žmonės juos naudoja kaip “paskutinės mylios” transportą – atvažiuoja autobusu ar traukiniu, o paskui giroskopinis paspirtukas padeda pasiekti galutinę vietą.
Tačiau yra ir apribojimų. Lietuvos įstatymai giroskopinį paspirtuką prilygina pėsčiajam, todėl važiuoti galima tik šaligatviais ir pėsčiųjų takais, laikantis pėsčiųjų eismo taisyklių. Važiuoti gatve draudžiama. Taip pat reikia atsižvelgti į orą – lietus ir šlapias paviršius gali būti pavojingi, nors kai kurie modeliai turi IP reitingą ir yra atsparūs vandeniui.
Prieš perkant, atkreipkite dėmesį į kelis dalykus: baterijos talpą (jei planuojate ilgesnius maršrutus), variklio galią (svarbu sunkesniems žmonėms ar kalvotose vietovėse), ratų dydį (didesni ratai stabilesni ir geriau tinka nelygiam paviršiui) ir gamintojo reputaciją. Venkite labai pigių modelių iš nežinomų gamintojų – tai gali būti nesaugu.
Taip pat svarbu žinoti, kad dauguma giroskopinių paspirtukų turi maksimalų vairuotojo svorį – paprastai 100-120 kg. Viršijus šį svorį, sistema gali netinkamai veikti, o tai pavojinga. Kai kurie modeliai turi programėles, kuriose galite stebėti baterijos būseną, keisti greičio režimus ar net užrakinti paspirtuką.
Ateitis ant dviejų ratų
Giroskopinių paspirtukų technologija nuolat tobulėja. Naujausi modeliai turi geresnius jutiklius, galingesnius procesorius ir efektyvesnes baterijas. Kai kurie gamintojai eksperimentuoja su dirbtinio intelekto algoritmais, kurie mokosi vairuotojo stiliaus ir prisitaiko prie jo įpročių.
Matome ir naujas formas – vienratės giroskopinės platformos, didesnės versijos su sėdyne, net modeliai su papildomomis rankenomis stabilumui. Technologija, kuri kadaise atrodė kaip mokslinės fantastikos elementas, dabar tampa kasdieniu transportu tūkstančiams žmonių.
Ar giroskopinis paspirtukas taps masiniu transportu? Greičiausiai ne – jis turi per daug apribojimų. Bet kaip patogu papildoma transporto priemonė trumpiems atstumams, kaip linksmas būdas judėti ar tiesiog kaip įdomus technologinis įrenginys – jis tikrai turi savo vietą. O supratimas, kaip visa tai veikia, daro patirtį dar įdomesnę. Galiausiai, kas gali būti šauniau nei valdyti įrenginį, kuris naudoja tuos pačius fizinius principus kaip ir kosmoso stotys ar lėktuvų stabilizavimo sistemos?