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Detalle de los componentes
El Segway PT (Segway Human Transporter) incluye docenas
de piezas individuales que han sido diseñadas, comprobadas
y fabricadas cuidadosamente para trabajar sincronizadas entre
ellas en armonía. Los componentes del Segway PT subrayados
más abajo, incluyen los tableros de control, el conjunto
sensorial de equilibrio, motores, caja de cambio, neumáticos
y ruedas, y baterías.
Tableros de control
Dos sofisticados tableros de control de Delphi Eletronics
proporcionan tanto el cerebro como la fuerza del sistema. Delphi
Electronics fue elegida como socia con base a su historial en
la producción de alto volumen piezas electrónicas
de alta calidad para la automoción, para aplicaciones
tan exigentes como los módulos de las bolsas de aire.
Cada tablero contiene un procesador digital de señales
de Texas Instruments que controla el total del sistema Segway
HT y comprueba 100 veces por segundo, por si hubiera alguna
falta o condiciones que pudieran necesitar una respuesta inmediata.
Lee la información del BSA para determinar si el viajero
se está inclinando hacia delante o hacia atrás,
e instantáneamente usa esta información para llevar
energía de las baterías a los motores, a través
de un juego de 12 transistores de campo de efecto de alto poder
y alto voltaje (FETs). Estos cálculos tienen lugar 100
veces por segundo, y los motores se ajustan hasta 1.000 veces
por segundo, respondiendo mucho más rápido de
lo que el cuerpo humano es capaz de percibir. A pesar de que
cada uno de los tableros es capaz de operar el Segway PT después
de un fallo (cada uno de los tableros, de hecho, produce circuitos
eléctricos en ambos motores), bajo condiciones normales
comparten la carga.
Conjunto sensorial del equilibrio
El conjunto sensorial del equilibrio (BSA), suministrado
por Silicon Sensin Systems, es una pieza de mecanismo elegantemente
diseñada, extremadamente robusta, y al mismo tiempo increíblemente
sensible. Este pequeño cubo, de 7,50 cm. de lado, está
repleto de cinco sensores en estado sólido, con anillo
vibrador y sensores del grado de inclinación "giroscopios"
que usan el efecto Coriolis para medir la velocidad de rotación.
Estos anillos diminutos vibran electromecánicamente de
tal manera que cuando tienen una rotación, se genera
una pequeña fuerza que puede ser detectada por la electrónica
interna del sensor. Cada giroscopio se coloca en un ángulo
único que le permite medir múltiples direcciones.
Los ordenadores internos de Segway comparan constantemente los
datos de los cinco giroscopios para determinar si cualquiera
de los cinco está suministrando datos erróneos
– en esta condición, puede compensar y usar datos
de los restantes sensores para seguir obteniendo equilibrio
a través de un sistema de apagado de seguridad controlado.
Dos sensores de inclinación llenos de un fluido de electrolitos
proporciona una referencia de gravedad de la misma manera que
nuestro oído interno lo hace para nuestro sentido del
equilibrio. El BSA está controlado por dos microprocesadores
independientes y está dividido en dos mitades independientes
para redundancia. Incluso la comunicación entre los lados
se realiza de forma óptica para evitar que fallos eléctricos
de un lado se propaguen al otro.
Motores
Los motores del Segway PT son únicos en varios aspectos.
Producidos por Pacific Scientific, una división de Danaher,
son los motores de mayor poder para su tamaño y peso
que jamás se hayan producido en masa. Cada uno de los
motores es capaz de mantener un suministro de energía
de 1.5 kilowatios – ¡eso significa, 2 caballos de
potencia!
Los motores usan servo-tecnología sin cepillos, que significa
que no hay contactos que se gasten, arqueen y reduzcan el rendimiento.
Los imanes están construidos con un material especial
de tierra increíblemente potentes: neodimio-ferro-boro.
Cada uno de los motores está construido con dos juegos
independientes de bobinas, cada una dirigida por un tablero
y un motor separados. Bajo condiciones normales, ambos juegos
de bobinas funcionan en paralelo, compartiendo la carga. En
el caso de un fallo, el motor está diseñado para
desarmar instantáneamente el lado defectuoso y usar el
resto de la bobina para mantener el control del Segway PT hasta
que se pueda parar. El motor está cuidadosamente equilibrado
para funcionar hasta 8.000 revoluciones por minuto, permitiendo
que produzca niveles de potencia muy altos en un paquete pequeño.
La respuesta del motor al Segway PT está proporcionada
por sensores redundantes, sin contacto y analógicos que
perciben las posiciones de los imanes con ninguna otra pieza
movible que el propio eje del motor.
Caja de cambio
La caja de cambio del Segway PT, un esfuerzo conjunto entre
Axicon Technologies y Segway, está fabricado más
como la precisión que un reloj suizo, que como una caja
de cambio tradicional de un automóvil. Un sistema de
reducción de dos pasos proporciona una reducción
de 24:1, permitiendo que el motor funcione a velocidades potentes
y eficientes a través de todos los niveles de las marchas
del Segway PT. Cada una de las marchas está cortada en
un perfil helicoidal lo que crea un funcionamiento de espiral
para reducir el ruido al mínimo y aumentar la capacidad
de carga de las marchas. El número de piñones
en cada marcha es elegido para producir proporciones de marchas
no enteras. Esto significa que los piñones tendrán
engranaje en un lugar diferente en cada revolución, obteniendo
un máximo de vida de la caja del cambio de marchas.
Nuestros ingenieros estaban tan obsesionados con los detalles
del Segway PT que diseñaron los engranajes en la caja
de cambios para producir un sonido exactamente dos octavas musicales
de separación – cuando el Segway PT se mueve suena
como música, no como ruido.
La caja de cambios está ensamblada y lubricada previamente,
y está diseñada para que no necesite mantenimiento
durante toda la vida del Segway PT. Ha sido comprobada durante
miles de kilómetros y bajo condiciones extremas.
Neumáticos y ruedas
Michelin fue uno de nuestros primeros socios en el proyecto
del diseño del Segway PT. Los neumáticos del Segway
HT han sido diseñados específicamente para este
producto, usando un compuesto único del grabado a base
de sílca, aportando una mayor tracción y reduciendo
al máximo las marcas que se dejan en suelos interiores.
Con ingeniería especialmente diseñada sin cámara
permite una presión más baja para mayor comodidad
y tracción mientras se reduce al mínimo la resistencia
a rodar para largos recorridos.
El neumático está montado en una rueda de diseño
igualmente único: la rueda está fabricada con
una ingeniería sofisticada de termoplástico elegido
en asociación con GE Plastics. Este material compuesto
permite peso ligero y excelente durabilidad, y en realidad reduce
el ruido transmitido del sistema de propulsión. La rueda
está amoldada alrededor de un tapacubos forjado en acero,
eliminando grapas o sujeciones que puedan aflojarse con el tiempo.
La conexión entre este tapacubos y las transmisiones,
incorpora un diseño único que permite que 1 sola
tuerca una o separe la rueda, mientras retiene la seguridad
de sistemas de tuercas múltiples vistos más típicamente
en aplicaciones convencionales.
Baterías
El Segway PT usa paquetes de baterías gemelas de
NiMH, diseñadas en asociación con SAFT (una división
de Alcatel), que funcionan a 72 voltios nominales. Estas células
de metal hídrico de níquel producen la mayor potencia
de las disponibles actualmente en la química, optimizadas
para mantener el equilibrio del Segway PT bajo condiciones severas.
Cada uno de los paquetes consiste de una colección de
células de alta capacidad y un tablero de circuitos diseñado
a medida que controla constantemente la temperatura y el voltaje
del paquete en múltiples lugares. Este conjunto está
encerrado en otra aplicación única de termoplásticos
de GE – la caja de la batería está sellada
usando la técnica de soldadura por vibración que
hace que el exterior del paquete tenga una estructura singular
y continua – sellada de la humedad y suficientemente fuerte
para sobrevivir las pruebas más extremas de durabilidad
que nuestros ingenieros han podido someterla.
La electrónica interna en la batería incorpora
el enchufe "inteligente" para cargar, con lo que sólo
se tiene que enchufar en la pared y el Segway PT elige la tasa
de recargado apropiada con base a temperatura, voltaje y nivel
de carga. Las baterías se cargan rápidamente,
entonces automáticamente hacen la transición al
estado de equilibrio y mantenimiento de carga. El cliente de
Segway PT no tiene que preocuparse sobre la memoria ni las horas
de las cargas – sólo tiene que enchufarlo.
Bajo funcionamiento normal, el Segway PT controla cuidadosamente
ambas baterías y se ajusta automáticamente para
usar ambas baterías por igual. En el improbable caso
de que fallara una de las baterías, el sistema está
diseñado para usar la segunda batería para hacer
funcionar la máquina y permitir que siga con equilibrio
hasta que se hace una parada segura. |
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Nif B61275210