Kukaan ei tiedä miten polkupyörä toimii?

[ukram2]

https://www.youtube.com/watch?v=aJkJvS2ou1E

Tuon mukaan ei ole ihan täysin tiedossa miten polkupyörä tai lähinnä sen ohjaaminen toimii matemaattisen teorian kannalta.

[Vilijami]

Näitä aina putkahtelee 5-10 vuoden välein. Mikä siinä on niin vaikeaa edes teoriassa?

[Polkumies]

Usein puhutaan, että kiekot toimivat gyroskooppeina, mutta pysyisikö paikallaan seisova polkupyörä pystyssä, jos kyydissä olisi kaksi kiekkojen kokoista gyroskooppia pyörimässä?

Eikö aika iso rooli ole sillä, että polkupyörä liikkuu eteenpäin tien suhteen ja aina on mahdollista ohjata kaatumisen suuntaan? Paikallaan olevalla pyörällä on vaikea tasapainoilla, mutta heti kun se vähänkin liikkuu, homma helpottuu.

[Vilijami]

Liike ja ohjaus on reiluati gyroskooppia tärkeämpi.

[Wacky]

Pyörän kohdalla pyörimisnopeus tuskin vaikuttaa kovin paljon, mutta jätän tämän tähän: https://en.wikipedia.org/wiki/Gyro_monorail

[jori]

Eikös se sillä videolla selittänyt, että Andy Ruina, ja varsinkin Arend Schwab olivat tehneet kokeita pyörällä, josta gyroskooppivaikutus oli poistettu. Ei kaatunut, vaan kulki kauniisti.
Tuolla videolla oli klikkiotsikko. Muuten se kertoi ihan nätisti, että paljon tiedetään, mutta tiede kehittyy, kuten kaikilla muillakin tieteenaloilla.

Tässä kiinnostuneille Arendin esitys, jossa kertoo, kansantajuisesti, missä kaksipyöräisdynamiikassa mennään.
Tässä uusinta uutta:
https://youtu.be/eLblMtumsB0
Tässä pyörän pystyssä pysymismekaniikkaa:
https://youtu.be/2Y4mbT3ozcA

[ukram2]

Oppivalla algoritmilla toimiva polkypyörää muistuttava robotti:

https://www.youtube.com/watch?v=hQba8DDYquo

Siis tässä ei varsinaisesti ole mitään teoriaa, vaan algoritmi on opetellut ajamaan...

Toisaalta videossa oli vinkki että algoritmin pitäisi periaatteessa ohjata kaatumissuuntaan, että pyörä pysyy pystyssä. Ja kääntymiseen tarvitaan kallistus. Siis riittäisi että on kallistumisanturi ja servo, joka kääntää ohjaavaa pyörää. Nopeus vaikuttaa siihen miten nopeasti pyörä kallistuu pyörän kääntämiseen nähden, eli voisi laskea arvion pyörän nopeudesta tämän perusteella, ja säätää algoritmia nopeuteen sopivaksi. Jos kuski haluaa että pyörä kääntyy oikealle, niin algoritmi ohjaa siten että pyörä alkaa kallistua? Mutta mistä tiedetään kallistuminen, pelkkä kiihtyvyysanturi ei taida riittää? Tai no, jos kiihtyvyys >1G, siitä tiedetään että pyörä on kaartamassa jompaan kumpaan suuntaan? Ja ohjauskulmasta voi päätellä kumpaan? Tässä ohjausalgoritmi periaatteessa?