"Katso, tuo moottoripyörä pysyy itsekseen pystyssä – liikkeessäkin" | Uutiset

Taiwanissa on maailman korkein moottoripyörätiheys, joten ei ihme, että itsestään pystyssä pysyvät moottoripyörät kiinnostavat. Oheisen itseäänbalansoivan prätkän prototyypin tekivät Tsing Huan yliopiston opiskelijat.

Taiwanissa on maailman korkein moottoripyörätiheys. Pinta-alaltaan 36 200 neliökilometrin kokoisen saaren väkiluku on 23,6 miljoonaa, ja moottoripyörillä heistä ajaa useampi kuin joka toinen. Niitä on maassa nimittäin yli 14 miljoonaa. Vertailun vuoksi todettakoon, että Eestin pinta-ala on neljänneksen suurempi, 45 300 km², ja siellä asuu hieman yli 1,3 miljoonaa henkilöä.

Tämän vuoksi maassa on myös mielenkiintoa parantaa moottoripyörien turvallisuutta. Kansallisen Tsing Huan yliopiston (NTHU) opiskelijatiimi, jonka ohjaajana on toiminut professori Ting-Jen Yeh voimakonetekniikan osastolta, on kehittänyt tekoälyä hyödyntävä itsestää pystyssä pysyvän moottoripyörän konseptimallin.

NTHU:n opiskelijat loivat itsestään tasapainossa pysyvän moottoripyörän prototyypin professori Ting-Jen Yeh'in johdolla. Tiimiin kuuluivat: Yu-Fen Chen (edessä vasemmalla), Yung Tai (takarivissä vasemmalla), Chen-Yu Peng ja Wei-Shan Lee.

Pyörä uhmaa painovoimaa säilyttäen stabiliteettinsa levossa ja alhaisilla nopeuksilla – jopa peruutettaessa. Sitä voidaan myös ohjata autonomisessa tilassa. Moottoripyörän ovat opiskelun näytetyönä suunnitelleet ja toteuttaneet vanhemmat opiskelijat Yu-Fen Chen, Chen-Yu Peng, Wei-Shan Lee ja Yung Tai.

Työssä on hyödynnetty 3D-tulostusta prototyypin täysikokoista moottoripyörää pienemmäksi skaalattujen osien tulostamiseen. Tulostusmateriaalina on käytetty hiilikuitunailonia ja muovikomponentteja ja niiden avulla opiskelijatiimi on merkittävästi edistynyt AI-avustetun ajamisen realisoimisessa.

Myös moottoripyörämaailman suuret pelurit Yamaha ja Honda ovat kehittäneet omia ratkaisujaan itsestään pystyssä pysyvien moottoripyörien saralla, tuotannollisia sovelluksia ei kuitenkaan toistaiseksi ole nähty.

Paristokotelo toimii itsestään pystyssä pysyvän pyörän prototyypin vastapainona.

Professori Yeh painotti oman kehitystyön tärkeyttä saarella, joka tunnetaan moottoripyöräilyn kuningaskuntana.

Kehitystiimi sai inspiraatiota Yamahan konseptissa, joten se käytti koneoppimista optimoidakseen kaksoisohjauksella hallittavan moottoripyörän pysymään itseohjautuvasti tasapainossa.

Yu-Fen Chen esitteli tiimin strategiaa siitä, miten saatiin laite hallitsemaan tasapaino paikalla ollessa. Se saavutettiin asettamalla sensoreita moottoripyörän keskustaan ja asentamalla vastapaino rungon alapuolelle. Sensorit mittaavat kallistuskulmia 1333 kertaa sekunnissa, ja mikrotietokone prosessoi näiden antamat reaaliaikaiset signaalit ja kontrolloi niiden avulla taempaa ohjausmoottoria. Tuloksen vastapaino voidaan ohjata kaatavan voiman vastakkaiseen suuntaan ja siten säilyttää tasapaino.

Tiimin 6,5 kg painavam konseptimoottoripyörän protossa korostuu oikea painon jakautumisen tärkeys. Lisäpainon kielteiset vaikutukset eliminoidakseen Chen-Yu Peng kertoi että he siirsivät alkuperäisen 0,6 kg painavan akuston takaa alas rungon keskelle liittäen sen vastapalnoksi tehokkaaseen energiaa säästävään tasapainottamiseen.

Pyörä pysyy paikalla ollessaan itsestään pystyssä.

Työssä on hyödynnetty myös virtuaaliprototyypittämistä, tehty teoreettisia kokeita, tietokonesimulaatioita ja testausta ennen varsinaisia osien tulostamisia ja rakentamista. Yung Tai selvensi tiimin käyttäneen geneettistä algoritmia tekoälyn optimointiin. Simulaatioiden jälkeen määritettiin optimaaliset ohjauksen ja mekanismien parametrit, joiden perusteella prototyyppi valmistettiin.

Prototyyppi debytoi marraskuussa 2023 "Tech New Stars" -kisassa, jonka järjesti Taiwanin Valtionvarainministeriö. Kauko-ohjattuna kaksipyöräinen ihme nosti sivuseisontatukensa, liikkui eteen- ja taaksepäin sulavasti ja voitti lopulta ensimmäisen palkinnon "älykkäiden robottien" kisakategoriassa.

NTHU:n artikkeliin pääset tästä.