Why bicycles do not fall: Arend Schwab at TEDxDelft
Tuommoinen youtube video osui silmään, hollantilaiset tutkijat polkupyörän ohjausteorian kimpussa, ja ovat mm. tehneet takaohjautuvan stabiilin pyörän. Olisko tuosta nojapyörän rakenteluun hyötyä, tai siis onko nykyään tapana laskea teoreettisesti että itse rakennettu pyörä on stabiili?
Hyvä video! Kannattaa katsoa. Kieli on englantia, mutta selkeää sellaista.
ukram2 kirjoitti:Olisko tuosta nojapyörän rakenteluun hyötyä, tai siis onko nykyään tapana laskea teoreettisesti että itse rakennettu pyörä on stabiili?
Ei ole tapana laskea 
Jorihan on jo vuosikaudet selittänyt samalla tavalla miksi Pyhton on negatiivisestä jätöstä huolimatta stabiili. Tässä päädytään samaan, hyrrävoimien ja jätön lisäksi myös massakeskipisteen sijainnilla on merkittävä rooli. Vai ymmärsinkö oikein 
Jukka
Riman ali ja suoraa ohi maalin...
Ajattelin lähinnä että nuo tutkijat on varmaan julkaisseet papereita, joista näkee suoraan laskukaavat?
Joo, ovat julkaisseet papereita ja tehneet tietokonemallin ja vaikka mitä muutakin, mutta en minä tuosta laskentamallista oikeastaan mitään kostu. Monet kerrat olemma Arendin kanssa tästä keskustelleet.
ukram2 kirjoitti:
Why bicycles do not fall: Arend Schwab at TEDxDelft
Tuommoinen youtube video osui silmään, hollantilaiset tutkijat polkupyörän ohjausteorian kimpussa, ja ovat mm. tehneet takaohjautuvan stabiilin pyörän. Olisko tuosta nojapyörän rakenteluun hyötyä, tai siis onko nykyään tapana laskea teoreettisesti että itse rakennettu pyörä on stabiili?
Takaohjautuva tuo ei ollut, vaan sen painopiste oli nätisti ojausnivelen maaleikkauspisteen takapuolella. Se oli vain saatu näyttämään takaohjatulta, kun kuski oli etupyörän ja ohjausnivelen etupuolella. Painopiste ei kuitenkaan ollut. Takapyörä oli umpiterästä ja painoi muistaankseni 80 kg. Pyörä on sitä helpompi ajaa, mitä kauempana kääntymättömän pyörän etupuolella painopiste sijaitsee. Se voi olla myös hiukan kääntymättömän pyörän takapuolella, jos kyseessä on takaohjattava, mutta ajamisen vaikeus lisääntyy sitä mukaa, mitä kauempana. Käytännössä sirkuspyöriä, joissa painopiste on kiinteän pyörän takapuolella.
Kauan on tiedetty, että polkupyörää pitää pystyssä useiden tekijöiden yhteistyö. Polkupyörässä pystyssä pitäviä mekansmeja on ainakin kymmenen (en jaksa nyt ruveta laskemaan), jotka kaikki toisiaan tukien eri nopeuksilla eri voimakkuuksilla tekevät kaikkensa, että pyörä pysyisi pystyssä. Oikeastaan aika jännä, ettei suunnittelijan tarvitse edes ymmärtää kaikkien mekanismien toimintatapoja osatakseen valita oikein hyvän ohjausgeometrian saavuttamiseksi. yörän stabiilisuus perustuu monen geometrisen seikan valitsemiseen siten, että stabiilisuutta tuottavat tekijät tukisivat toisiaan ja stabiilisuus maksimoituisi.
Arendin tavoite on autostabiilin nopeusalueen maksimointi ja ennen kaikkea hitaan nopeuden stabiliteetin parantaminen. Ei siinä mitään maagista ole ja polkupyöriä on osattu rakentaa jo kohta 150 vuotta ilman monimutkaista teoreettista analyylisiä. Vaikka Arend tuossa esittikin, että pyörä pysyy pystyssä ilman jättöä ja hyrrävoimia, ei hän silti väittänyt, etteivät ne auttaisi pystyssä pysymistä, kuten vinon ohjauskulman ja jätön yhdessä tuottama wheel floppikin ja renkaan kosketuspisteen siirtyminen pyörän kallistuessa ym ym. Tuossa videolla jätöttömään ja hyrrävoimattomaan esimerkkipyörään oli jätetty tasapainottavista mekanismeista vain etupyörän painopisteen sijainti nivelen etupuolella, joka sekin riitti pitämään "pyörän" pystyssä. Tosin melko huolella piti tuo mitoittaa, jotta se oli mahdollista. Nojapyörässä rakenteiden yksinkertaistamisen takia tämä seikka jää toisinaan huonolle tolalle ja kääntyvän etupyörän painopiste onkin ohjausakselin takapuolella ja varsinkin käsien painaessa pitkän tillerin päässä, saattaa haitata muiden seikkojen tasapainoa parantavia mekanismeja.
Jori
On se kumma hyypiö tämä ihminen.
Kun kerran omaksuu tietyn käsityksen ja asenteen jostain asiasta, tulee aivan kuuroksi ja sokeaksi todisteille, jotka kumoaisivat nuo käsitykset, ja varsinkin unohtaa ne. - Sakari Holma
Itse haluaisin Fujinin näköisen pyörän, jossa on kääntymätön etupyörä ja etuveto, joka siis toimii normaalipituisella ketjulla, ja takaohjaus, joka pitää pyörän itsestään pystyssä jos ei pidä ohjaustangosta kiinni 20 km/h nopeudessa. Onnistuuko? Aktiiviohjaus on mielenkiintoinen vaihtoehto, tosin hieman epäilyttää että ohjaus lakkaa toimimasta kun akku hyytyy. Toisaalta voisi tietysti ladata akkua napadynamolla, jos se ohjauslogiikka toimii tarpeeksi pienellä virralla.
ukram2 kirjoitti:Itse haluaisin Fujinin näköisen pyörän, jossa on kääntymätön etupyörä ja etuveto, joka siis toimii normaalipituisella ketjulla, ja takaohjaus, joka pitää pyörän itsestään pystyssä jos ei pidä ohjaustangosta kiinni 20 km/h nopeudessa. Onnistuuko? Aktiiviohjaus on mielenkiintoinen vaihtoehto, tosin hieman epäilyttää että ohjaus lakkaa toimimasta kun akku hyytyy. Toisaalta voisi tietysti ladata akkua napadynamolla, jos se ohjauslogiikka toimii tarpeeksi pienellä virralla.
Takaohjattuna tuollaisella ajamisesta tulisi varmasti merisairaaksi, sillä oikealle kääntäminen tarkoittaa, että takapyörää ja siinä samalla kuskin pää kurvaa ensin oikealle (vastaohjaus ja kallistus oikealle), sitten heti reilusti vasemmalle (etupyörä käännetään kaarteen suuntaan) sitten nitkutellaan edestakaisin kuskin päätä tasapainon säilyttämiseksi ja kaarteen lopuksi jyrkennetään kaarrekiihtyvyyttä ohjaamalla rajusti sisäkaarteeseen oikealle ja jatketaan pään vatkaamista edestakaisin suoraan ajamista varten tarvittavien tasapaino-ohjausliikkeiden takia.
Edestä ohjattavassa pää kokee vain ohjausjärjestelmän resoluution suuruisia kulmapoikkeamia painovoiman suuntaan, eli sivukiihtyvyydet ovat vain prosentin parin suuruisia verrattuna painovoimaan. Takaohjatussa nämä kiihtyvyydet ovat dekadeja suurempia. Tästä voi vakuuttua katsomalla kaksipyöräisen jälkeä lumessa ja miettimällä kumman mukana –etu- vaiko takapyörän jäljen– haluaisi päätään kuljetettavan.
Sekin on vielä varmistettava, että koska kaksipyöräisellä automaattiohjaus pitää pyörän pystyssä, pitää sitä kuitenkin kallistaa, jotta voi ohjata, siis tehdä kaarroksia. Ohjaaminen on melko outoa, kun automaatille pitää kertoa etukäteen, jotta kohta käännytään, että teepä nyt vastaohjaus, jotta pyörä kallistuu ja päästään varsinaiseen kurviin. 
Sellaisen voisin kuvitella välivaiheessa mahdolliseksi ja joltisenkin helposti toteutettavaksi, että pyörä ajaa haluttua suoraa omaehtoisesti, mutta kaarteessa sille annetaan ohjeet kuten ennenkin. Kaksipyöräisen vastaohjauksen ja etukäteen tehtävän kallistuksen tarve tekee ohjaamisesta vaikeampaa. Miksei siihen tietenkin tottuisikin, että kaarrekäsky annetaan sen sekunnin aiemmin, jotta pyörä ehtii tehdä vastaohjausmanööverinsä.
Voisin tuollaisen automaatin kyllä kuvitella mahdolliseksi, mutta en takaohjattuna. 
Kalpean aavistuksen takaohjatulla ajamisesta saa ajamalla nojapyörällä, jossa pää on takapyörän takapuolella. Kaksiraitesisessa kolmipyörässä kuskin pää on jonkin verran kiinteän kiekon takana. Aluksi tuntui kyllä melko epävarmalta kiemurtelultu, vaikka tuossa pää on vain akselivälin neljänneksen verran takana ja pyörä on sentään kolmipyöräinen, joten sitä ei tarvitse kallistaa kaarteeseen eikä tasapaino-ohjata.
Olen teettänyt yhden kandintyön vetävillä parin asteen verran kääntyvillä etupyörillä toteutetusta monipyörästä. Tällä mekanismillahan tuo olisi mahdollinen. Etupyörä tekisi vain noita alle asteen suuntaansa liikkeitä, joilla pärjää kyllä erinomaisesti vauhdissa, vain hitaassa kaupunkiajossa tarvitaan ohjaavaa takapyörää ja merisairautta aiheuttavaa tasapaino-ohjausta.
Jori
On se kumma hyypiö tämä ihminen.
Kun kerran omaksuu tietyn käsityksen ja asenteen jostain asiasta, tulee aivan kuuroksi ja sokeaksi todisteille, jotka kumoaisivat nuo käsitykset, ja varsinkin unohtaa ne. - Sakari Holma
ukram2 kirjoitti:Itse haluaisin Fujinin näköisen pyörän, jossa on kääntymätön etupyörä ja etuveto, joka siis toimii normaalipituisella ketjulla, ja takaohjaus, joka pitää pyörän itsestään pystyssä jos ei pidä ohjaustangosta kiinni 20 km/h nopeudessa. Onnistuuko?.
Tällä meiningillä onnistuu. Ei varsinaisesti ole takaohjattu, mutta tuo mahdollistaa lyhyen jäykän ketjun.
Vilijami kirjoitti:ukram2 kirjoitti:Itse haluaisin Fujinin näköisen pyörän
Ei varsinaisesti ole takaohjattu
Eikä juuri Fujinin näköinenkään
Vilijami kirjoitti:mutta tuo mahdollistaa lyhyen jäykän ketjun.
Paljon lähemmsä fujinia pääsee kun alistuu jaloilla ohjattavaan mbb/python tyyppiseen ratkaisuun.
Nekään ei ole takaohjattuja, mutta minusta siitä ei pidä ottaa itsetarkoitusta.
Jukka
Riman ali ja suoraa ohi maalin...
Nopea kuoppien väistely tosiaan ei varmaankaan onnistu takaohjauksella... Kiinnostaisi kuitenkin kokeilla takaohjattua, tai siis aluksi joku mekaanisella ohjauksella toimiva romu, josta saisi tuntumaa siihen miten se voisi toimia. Varmaankin takaohjattuakin voi ajaa, eri asia miten helppoa tai luontevaa se on.
Uskoisin että hyvin tehty säätöalgoritmi voisi ohjailla pyörää "pehmeästi", eli siis ilman kovin kummoisia mutkitteluja.
ukram2 kirjoitti:Varmaankin takaohjattuakin voi ajaa, eri asia miten helppoa tai luontevaa se on.
Jos voisi niin siitä olisi varmaankin video esim. youtubessa? Sellaisia siellä ei kuitenkaan ole. Muutamia runko-ohjattuja(takarengas voi kääntyä aavistuksen enemmän kuin eturengas, yleensä ei) kaksipyöräisiä ja takaohjattuja trikejä on, mutta aidosti pelkällä takarenkaalla ohjattua ei aja kukaan...
Jukka
Riman ali ja suoraa ohi maalin...
Tuossa on jo oikeaa meininkiä, selvästi ajettavissa oleva, vaikka ohjaus onkin hieman erikoinen.
Tuossa toinen, käytännössä toimiva selvästikin.
ukram2 kirjoitti:
Nuo molemmat ovat mun mielestä runko-ohjattavia, ohjausnivel keskellä pyörää ja ohjausakselin linja kohtaa maatason jopa keskikohdan etupuolella? Lisäksi ajetaan vakio nopeudella, tasaisessa maastossa loivasti kaarrellen.
Vaikea uskoa että olisivat ajettavia ollenkaan fujinin nojakulmalla ja istumakorkeudella.
Jukka
Riman ali ja suoraa ohi maalin...
Tässä on aito takaohjattu:
Ajelua ei näytetä metriäkään
Noista kolmesta videosta voi päätellä että mitä pienemmäksi jättö eturenkaaseen nähden muodostuu sitä helpompi "takaohjattua" pyörää on ajaa.
Jukka
Riman ali ja suoraa ohi maalin...
http://tinyurl.com/oqdru89 Tuossa vielä juttua Dennis Renner's Mark 2 pyörästä. Näyttäisi olevan vähän kuin Python, paitsi että penkki on etuosassa mukana, ja ohjausnivel penkin takana. Näyttäisi varsin pitkälle mietityltä, ohjauskulmakin on kuulemma paras kun se on 19 astetta.
Pitempi linkki samaan: http://picasaweb.google.com/11475546902 ... 6739829170
Tuota voisi kai kuvailla riippumaton tapaan toimivaksi, siis stabiilius tulee siitä kun kuskin painon alla pyörä pakostakin menee suoraan, ja ohjaustangosta kääntämällä saa pyörää väännettyä mutkalle, jolloin se kääntyy? Ilman kuskia ei ehkä ole stabiili?
