Die wissenschaftliche Grundlage des elektrischen Einrades oder ….

Warum ein Elektro Einrad nicht umfällt?

Das grundlegende Funktionsprinzip des Elektro Einrades ist wirklich einfach.

Für die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung lehnt man sich entsprechend leicht nach vorn oder nach hinten. Für die Seitwärtsbewegung setzt der Fahrer sein Körpergewicht ein und lehnt sich leicht nach links oder rechts.

Und die dynamische Stabilisierung sorgt dafür, dass man nicht umfällt.

Aber sieht man einen Fahrer auf einem elektrischen Einrad, denkt man sofort:

Warum stürzt diese Person nicht ….

Das inverse Pendel

Stell dir vor, Du balancierst einen langen Gegenstand aufrecht auf deiner Fingerspitze oder in deiner Hand.

Zum Beispiel versuchst du einen Bleistift auf der Fingerspitze zu balancieren.

Das ist nicht so einfach. Ständig wird der aufrecht stehende Bleistift in alle Richtungen umfallen. Der hohe Schwerpunkt am oberen Ende des Stiftes bewirkt ein seitliches Ausbrechen und es gelingt kaum, ihn zu balancieren. Die Physik nennt es ein umgekehrtes Pendel.

Das inverse Pendel ist ein Pendel mit dem Schwerpunkt oberhalb der Achse.

Das unten eingeblendete Video demonstriert ein inverse Pendel und gleichzeitig das zweite Prinzip:  Dynamische Stabilisierung.

Elektro Einrad und die dynamische Stabilisierung

Das zweite Prinzip die dynamische Stabilisierung lässt sich leicht am menschlichen aufrechten Stand erklären.

Der Grund dafür warum der stehende Mensch nicht ständig stürzt, ist der, dass sein Gehirn die Informationen unserer Gleichgewichtssinne nutzt. Das Gehirn berechnet in welche Richtung sich der Körper verlagert und gibt umgehend einen Gegenimpuls zur Stabilisierung, indem es die erforderlichen Muskeln aktivert.

Die Physiker nennen es das Festhalten der Objektachsen gegenüber einem Bezugssystem.
Kurz gesagt: Dynamische Stabilisierung.

Diesen Ausgleichmechanismus der dynamischen Stabilisierung hat unser Gehirn in den ersten drei Kindheitsjahren trainiert. Danach kann der Mensch in der Regel ohne Probleme aufrecht gehen und stehen.

Mit ein wenig Übung und Training des Gehirns kannst du auch einen Bleistift auf der Fingerspitze balancieren oder einen Ball oder was immer du willst.

Die Technologie ersetzt das Gehirn, ein Motor die Muskeln –  fertig ist das Elektro Einrad

Ein Elektro Einrad besteht aus einem intelligenten Netzwerk von Sensoren, mechanischen Komponenten, sowie einem Antriebs- und Kontrollsystem(en).

In dem Moment, in dem die Füße das Gerät betreten, beginnen Gyroskopsensoren und Beschleunigungssensoren 100mal pro Sekunde, die Körperposition zu analysieren.

Obwohl ein elektrisches Einrad eigentlich nur drei Gyroskopsensoren benötigen würde, um die Gewichtsverlagerung nach vorne und hinten zu steuern, hat beispielsweise das Monowheel fünf Gyroskopsensoren, um das Monowheelfahren zuverlässiger zu machen.

Gyroskopsensoren ermitteln die Gleichgewichtsveränderung.

Gyroskopsensoren werden bespielsweise in Helikoptern verbaut, um eine perfekte Ausrichtung zu gewährleisten. Mehr Informationen zum Kreiselinstrument, Kreiselstabilisator bzw. Gyroskop findest du auf Wikipedia.

Die Informationen über die Gewichtsverlagerung des Fahrers und seine Steuerbewegungen werden zusammen mit den Informationen zusätzlicher Neigungswinkel-Sensoren zum “Gehirn” (den Mikroprozessoren) des elektrischen Einrades weitergeleitet.

Die Mikroprozessoren, die das Fahrzeug steuern, werden von einer fortschrittlichen Software kontrolliert. Dieses Programm überwacht alle von den Gyroskopsensoren erfassten und übermittelten Informationen, und passt so die Geschwindigkeit der Elektromotoren zuverlässig an.

Die Elektromotoren werden von zwei wiederaufladbaren Lithium-Ionen Batterien versorgt.

Bewegen sich das Körpergewicht und das elektrische Einrad nach vorn, bewegt der Motor das Rad vorwärts, um ein Umkippen zu verhindern und umgekehrt.

Kurzer Tipp ….  Das Monowheel gehört zu den Spitzenherstellern von elektrischen Einrädern, es sind qualitativ sehr hochwertige Elektroeinräder.

Mehr Informationen zum Monowheel findest Du hier ….