Segway Sebagai Alternatif Alat Transportasi Masa Depan

Sepintas, perangkat ini (disebut Segway TM Human Transporter ) tidak tampak begitu luar biasa terlihat seperti skuter yang berteknologi tinggi. Tetapi orang-orang yang telah mencobanya mengklaim bahwa ini jauh lebih rumit dan merupakan cara yang sama sekali berbeda untuk berkeliling.

Dean Kamen, penemu mesin, menaruh harapan yang sangat tinggi terhadap Segway. Dalam sebuah wawancara dengan Majalah Time , dia mengklaim bahwa mesinnya “akan menjadi kendaraan seperti mobil nantinya.”

Meskipun Segway belum cukup memenuhi hype-nya, ini jelas merupakan mesin yang luar biasa. Dalam artikel ini, kita akan mencari tahu apa yang membedakan Segway dari kendaraan sebelumnya, dan kita akan melihat mengapa penemunya berpikir itu bisa mengubah dunia.

Ketika Dean Kamen meluncurkan Segway di “Good Morning America” ​​ABC, dia menggambarkan mesin itu sebagai ” pengangkut manusia pertama yang menyeimbangkan diri di dunia .” Ketika Anda melihat mesin yang sedang bergerak, Anda mendapatkan ide tentang apa yang dia bicarakan.

Tidak seperti mobil , Segway hanya memiliki dua roda — terlihat seperti truk tangan biasa — namun ia mampu berdiri tegak dengan sendirinya.

Untuk maju atau mundur di Segway, pengendara hanya bersandar sedikit ke depan atau ke belakang. Untuk berbelok ke kiri atau ke kanan, pengendara memutar stang kanan ke depan atau ke belakang.

Tindakan penyeimbangan ini adalah hal yang paling menakjubkan tentang Segway, dan ini adalah kunci pengoperasiannya. Untuk memahami cara kerja sistem ini, ada baiknya mempertimbangkan model perangkat Kamen — tubuh manusia.

Jika Anda berdiri dan mencondongkan tubuh ke depan, sehingga Anda tidak seimbang, Anda mungkin tidak akan jatuh tertelungkup. Otak Anda tahu Anda tidak seimbang, karena cairan di telinga bagian dalam Anda bergeser, sehingga memicu Anda untuk meletakkan kaki Anda ke depan dan menghentikan jatuh. Jika Anda terus condong ke depan, otak Anda akan terus meletakkan kaki Anda ke depan untuk membuat Anda tetap tegak. Alih-alih jatuh, Anda berjalan maju, selangkah demi selangkah.

Segway melakukan hal yang hampir sama, kecuali ia memiliki roda sebagai pengganti kaki, motor sebagai pengganti otot , kumpulan mikroprosesor sebagai pengganti otak dan satu set sensor kemiringan yang canggih sebagai pengganti sistem penyeimbang telinga bagian dalam. Seperti otak Anda, Segway tahu kapan Anda condong ke depan. Untuk menjaga keseimbangan, itu memutar roda pada kecepatan yang tepat, jadi Anda bergerak maju.

Cara Kerja Segway

Pada dasarnya, Segway adalah kombinasi dari serangkaian sensor, sistem kontrol, dan sistem motor. Di bagian ini, kita akan melihat masing-masing elemen ini.

Sistem sensor utama adalah perakitan giroskop . Giroskop dasar adalah roda yang berputar di dalam kerangka yang stabil. Sebuah benda yang berputar menolak perubahan pada sumbu rotasinya, karena gaya yang diberikan bergerak bersama dengan benda itu sendiri. Jika Anda menekan sebuah titik di bagian atas roda yang berputar, misalnya, titik tersebut bergerak ke depan roda saat masih merasakan gaya yang Anda berikan. Saat titik gaya terus bergerak, ia akhirnya menerapkan gaya pada ujung roda yang berlawanan — gaya menyeimbangkan dirinya sendiri. 

Karena ketahanannya terhadap gaya luar, roda giroskop akan mempertahankan posisinya di ruang angkasa (relatif terhadap tanah), bahkan jika Anda memiringkannya. Tapi bingkai giroskop akan bergerak bebas di ruang angkasa. Dengan mengukur posisi roda pemintal giroskop relatif terhadap bingkai, sensor yang tepat dapat memberi tahu pitch suatu objek (seberapa miring dari posisi tegak lurus) serta tingkat pitchnya (seberapa cepat miring).

Giroskop konvensional akan menjadi tidak praktis dan sulit dirawat di kendaraan semacam ini, sehingga Segway mendapatkan efek yang sama dengan mekanisme yang berbeda. Segways menggunakan sensor kecepatan sudut solid-state khusus yang dibuat menggunakan silikon. Giroskop semacam ini menentukan rotasi objek menggunakan efek Coriolis pada skala yang sangat kecil.

Sederhananya, efek Coriolis adalah perubahan nyata dari suatu objek yang bergerak dalam kaitannya dengan objek berputar lainnya. Misalnya, sebuah pesawat terbang yang bergerak dalam garis lurus tampak berputar karena Bumi berputar di bawahnya.

Giroskop silikon solid-state khas terdiri dari pelat silikon kecil yang dipasang pada bingkai pendukung. Partikel silikon digerakkan oleh arus elektrostatik yang diterapkan di seluruh pelat. Partikel bergerak dengan cara tertentu, yang menyebabkan pelat bergetar dengan cara yang dapat diprediksi. Tetapi ketika pelat diputar di sekitar porosnya (yaitu, ketika Segway berputar di bidang tertentu), partikel tiba-tiba bergeser dalam kaitannya dengan pelat. Ini mengubah getaran, dan perubahan sebanding dengan tingkat rotasi. Sistem giroskop mengukur perubahan getaran, dan meneruskan informasi ini ke komputer. Dengan cara ini, komputer dapat mengetahui kapan Segway berputar di sepanjang sumbu tertentu. (Lihat situs ini untuk informasi lebih lanjut tentang giroskop silikon solid-state).

Segway HT memiliki lima sensor gyroscopic, meskipun hanya membutuhkan tiga untuk mendeteksi pitch maju dan mundur serta condong ke kiri atau kanan (disebut “roll”). Sensor ekstra menambah redundansi, untuk membuat kendaraan lebih andal. Selain itu, Segway memiliki dua sensor kemiringan yang diisi dengan cairan elektrolit. Seperti telinga bagian dalam Anda, sistem ini mengetahui posisinya sendiri relatif terhadap tanah berdasarkan kemiringan permukaan cairan.

Semua informasi kemiringan diteruskan ke “otak” kendaraan, dua papan sirkuit pengontrol elektronik yang terdiri dari sekelompok mikroprosesor . Segway memiliki total 10 mikroprosesor onboard, yang secara total membanggakan, sekitar tiga kali kekuatan PC biasa . Biasanya, kedua papan bekerja bersama, tetapi jika satu papan rusak, yang lain akan mengambil alih semua fungsi sehingga sistem dapat memberi tahu pengendara tentang kegagalan dan mati dengan anggun.

Segway membutuhkan kekuatan otak sebanyak ini karena perlu melakukan penyesuaian yang sangat tepat agar tidak terjatuh. Dalam operasi normal, papan pengontrol memeriksa sensor posisi sekitar 100 kali per detik. Mikroprosesor menjalankan perangkat lunak canggih yang memantau semua informasi stabilitas dan menyesuaikan kecepatan beberapa motor listrik. Motor listrik, yang ditenagai oleh sepasang baterai nikel metal hidrida (NIMH) atau baterai Lithium-ion (Li-ion) yang dapat diisi ulang, dapat memutar setiap roda secara independen pada kecepatan yang bervariasi.

Saat kendaraan condong ke depan, motor memutar kedua roda ke depan agar tidak miring. Ketika kendaraan bersandar ke belakang, motor memutar kedua roda ke belakang. Ketika pengendara mengoperasikan kontrol stang untuk berbelok ke kiri atau kanan, motor memutar satu roda lebih cepat dari yang lain, atau memutar roda ke arah yang berlawanan, sehingga kendaraan berputar.

Ini tentu saja mesin yang luar biasa, tetapi apakah itu benar-benar sama pentingnya dengan Internet, seperti yang diklaim beberapa orang? Di bagian selanjutnya, kita akan melihat dampak seperti apa yang mungkin ditimbulkan mesin ini di dunia modern.