Моноколесо

Моноколесо́ — средство индивидуальной мобильности, представляющее собой электрический самобалансирующийся уницикл (моноцикл) с одним колесом и расположенными по обе стороны от колеса подножками. Моноколесо использует гироскоп и акселерометр для отслеживания положения вместе с электродвигателем для автоматической балансировки плоскости педалей вперед и назад. Влево и вправо балансировка осуществляется человеком (моноколёсником или райдером) и управляется наклоном тела и поворотом всего устройства вправо-влево ногами. Таким образом поддерживается динамическое равновесие, как на велосипеде.

Моноколесо
Первооткрыватель или изобретатель	Тревор Блэквелл
Медиафайлы на Викискладе

Человек на моноколесе

Конструкция

Внешний вид

моноколесо

Чаще всего моноколесо имеет пластиковый, либо металлический корпус с ручкой для переноса устройства. Многие модели помимо ручки для перевозки имеют также и телескопическую ручку, позволяющую катить колесо рядом с собой при ходьбе. На корпусе моноколеса располагаются кнопка включения/выключения и разъём для зарядки. Многие моноколеса также оснащены: фарой и задним габаритным огнём, стоп сигналом, анимированной подсветкой, информационным дисплеем, встроенными динамиками, амортизаторами с системой подвески, сиденьем. Справа и слева по бокам корпуса симметрично находятся две педали, на которых стоит моноколёсник. Педали у моноколёс, как правило, складываются для удобства переноса устройства. Основными составляющими моноколеса являются: мотор-колесо, контроллер (обеспечивающий самобалансирующийся режим работы моноколеса) и аккумуляторные батареи.

Принцип работы

Езда на моноколесе по улице

При включенном питании электронный контроллер моноколеса постоянно считывает показания встроенных в него гироскопа и акселерометра и в соответствии с запрограммированными в нём алгоритмами, постоянно изменяет момент силы мотор-колеса таким образом, чтобы наклоняемый моноколёсником через педали корпус колеса восстанавливал горизонтальное положение. Продольное равновесие достигается путем «подъезжания» под центр тяжести моноколёсника вместе с моноколесом, а динамическое поперечное равновесие — за счет центробежной силы поворота, возникающего при наклоне колеса в стороны. Таким образом, управление моноколесом осуществляется через перемещение центра тяжести (наклон тела) вперед, назад и в стороны. При полной остановке пользователю устройства приходится удерживать равновесие, как на мотоцикле или велосипеде, опустив одну ногу на поверхность.

История

электрический моноцикл Тревора Блэквелла 2004 год

Созданию электрического моноколеса предшествовало появление уницикла, приводимого в движение мускульной силой человека.

Первый прототип электрического юницикла был создан в 2004 году изобретателем Тревором Блэквеллом^[1]. После постройки аналогичного сегвею двухколёсного самобалансирующегося электрического скутера^[2], он пришел к выводу, что два колеса являются избыточными, а для создания транспортного средства, пригодного для езды, требуется только одно колесо. Блэкуэлл создал прототип электрического юницикла и опубликовал на своём сайте перечень компонентов и инструкции по его сборке^[3]. Также были опубликованы чертежи корпуса и исходный код для программирования контроллера^[4].

Коммерческую версию электрического уницикла представила компания Focus Designs Inc. из США^[5].

В марте 2010 года Шейн Чен получил патент на одноколёсное самобалансирующееся устройство для стоячего пользователя^[6]. Оно производилось компанией Inventist под брендом Solowheel^{[источник не указан 3294 дня][6]}.

Подобные транспортные средства вскоре стали популярными у различных производителей. Данное средство передвижения наиболее распространено в Китае и Франции, а также популярно в Республике Корея, США и России. Производятся моноколеса, в основном, в Китае. Наиболее крупные на момент 2024 года производители моноколёс: KingSong, InMotion, Begode, LeaperKim.

Характеристики

Сегодня существует множество различных моделей моноколёс. Большинство из них обладает близкими параметрами:

• Масса: 12,5—53.5 кг
• Скорость максимальная: 120 км/ч (Gotway ET MAX)
• Дальность поездки на одной зарядке: до 236 км (Veteran Sherman L)
• Диаметр колеса: 10, 12, 14, 16,18, 20, 22, 24 дюйма .
• Емкость аккумулятора: 160-4500 Wh
• Дополнительно: система амортизации, встроенная Bluetooth-колонка, связь со смартфоном через специальные приложения (включая сторонние: Darknessbot (iOS), EUCWorld, WheelLog, EUCer (Android) для индикации и предупреждения по скорости, потребляемого тока, заряда батареи и т. п., установкой некоторых ограничений, управления настройками (например, светом, сигналом).

Безопасность

Электрические скутеры, в том числе моноколеса, не могут использоваться на автомобильных дорогах в некоторых странах. Некоторые считают, что использование моноколёс требует ношения защитной экипировки для роликовых коньков, из-за опасности падений^[7].

В России моноколеса отнесены к средствам индивидуальной мобильности^[8].

Опасность езды на моноколесе представляет наезд на препятствия: в этом случае колесо резко замедляется и не успевает за отклонившимся вперёд по инерции ездоком, отчего тот падает. Аналогично слабые колёса замедляются при выезде из ямки благодаря недостатку мощности двигателя и роняют ездока. С этой точки зрения наиболее безопасными являются более мощные моноколёса с бо́льшим количеством параллельных ячеек батареи, так как высокая мгновенная мощность позволяет колесу резко ускориться и «подъехать» под наклонившегося вперёд человека. Эта функция в разной степени управляется прошивкой моноколеса, как и опускание педалей в поворотах и торможениях.

Ещё одной опасностью является резкий разгон/наклон вперед, особенно когда моноколесо уже едет на максимальной скорости («продавливание»). Работая на пределе, оно не успевает развить ещё большую мощность и отключается, не успев предупредить ездока о нехватке тока. В этом плане, чем выше набранная скорость, тем колесо опасней при резкой попытке разогнаться ещё больше. Компенсируется это только ограничением максимальной скорости в сочетании с избыточной мощностью аккумуляторов в некоторых моделях. Для безопасности ездока многие модели имеют систему предупреждения, за счёт приподнимания педалей на достижении максимальной скорости. Это служит как оповещением ездока, так и естественным механизмом его отклонения назад что приводит к снижению скорости.

Тем не менее, благодаря простой конструкции, в которой нет огромного количества механических узлов, моноколесо является более безопасным транспортом чем, например, электросамокат, который позволяет развить бо́льшую скорость, у которого нередко отламывается руль, лопаются оси складного механизма, амортизаторов, диаметр колес меньше, что также негативно сказывается при попадании колеса самоката даже в небольшие ямки и встречи с препятствиями. Кроме того, безопасности моноколесу добавляет его потрясающая маневренность, с которой не может сравниться ни одно другое транспортное средство близкого класса, включая технику запрыгивания на бордюры, заезд/съезд по лестнице, а также езду по извилистым лесным тропинкам с корнями^{[источник не указан 2171 день]}.

С 2020 года начат выпуск моделей с подвеской в различных реализациях. Подвеска повышает безопасность катания на моноколесе, амортизируя неровности, снижая требования к мотору и батарее по мгновенной мощности для удержания ездока, а также уменьшает риск потери контакта ног ездока с педалями от удара о неровность и последующей потери баланса. К минусам подвески можно отнести повышение массы, стоимости и механической сложности устройства, необходимость более частого технического обслуживания.

Основные производители

• Ninebot (приостановил разработку и производство новых моделей)
• Inmotion
• Kingsong
• Rockwheel (не существует)
• Airwheel (прекратил производство и поддержку)
• IPS (прекратил производство и поддержку)
• Begode (Gotway, Extreme Bull)
• LeaperKim (Veteran)
• Fastwheel (прекратил производство и поддержку)

См. также

• Сегвей
• Трициклопод
• Электроскутер
• Электровелосипед
• Гироскутер
• Электрический самокат