| 세그웨이 작동원리 - 다시올림 ㅠㅠ | ||
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 미국 언론이 PC와 인터넷에 버금가는 혁명적인 장치라 호들갑스럽게 떠들었던 세그웨이가 이번 컴덱스에서도 당연 압권이었다. 과연 어떤 원리로 세그웨이가 움직이는지 알아보자.
세그웨이의 정식명칭은 SegwayTM Human Transporter 세그웨이의 발명가인 Dean Kamen이 ABC Good Morning America에서 처음 공개했을 때 “the world’s first self-balancing human transporter” 라며 “개인운송의 혁명을 가져올 것”이라고 주장했다.
(앞으로 가려고 할 때) (멈추려고 할 때) 처음 장치를 봤을 때 차와는 달리 바퀴가 두개이며 평범한 핸드트럭과 비슷하게 생겼지만 가만히 놔둬도 똑바로 서 있는다. 앞뒤로 움직이기 위해서 사용자는 몸을 움직이고자 하는 방향으로 기울이기만 하면 되며, 인체가 중심을 잡는 원리와 비슷하다. 인체가 서 있다 앞으로 몸을 기울일 경우 귀의 달팽이 관에 차있는 액체가 균형이 잡히지 않았다는 신호를 뇌로 보내 다리를 뻗게 만든다. 때문에 넘어지는 대신 한번에 한걸음씩 앞으로 나가게 된다. 세그웨이가 다리대신 바퀴를, 근육대신 모터를, 뇌 대신 마이크로프로세서, 귀의 균형액 대신 기울기센서를 가졌다는 점을 제외하고 신체의 원리와 대동소이하다. 세그웨이는 크게 모터와 바퀴, 센서시스템, 회로(뇌에 해당), 작동컨트롤 시스템으로 구성되어 있으며 주된 센서시스템은 자이로스코프들의 조합이다. 기본적인 자이로스코프는 돌고 있는 바퀴와 그 바퀴를 감싸고 있는 프레임이다. 어떤 돌고 있는 객체는 관성의 힘 때문에 회전축에 따라 돌고 있는 힘을 지속적으로 유지하려고 한다. 따라서 돌고 있는 바퀴에 어떤 포인트를 지적해 누르면 그 포인트는 누르고 있는 힘이 적용되고 있는 상태에서 바퀴의 앞으로 그 포인트는 움직여버린다. 이러한 외부 힘에 대한 저항력 때문에 유저가 몸을 기울여도 자이로스코프 바퀴는 상대적으로 땅에 비해 공간을 유지할 수 있는 것이다. (아래그림에서 파란화살표가 검은화살표로 바뀌는 이유) 바퀴를 감싸고 있는 프레임과 자이로스코프 바퀴의 상대적인 위치계산을 함으로써 앞쪽으로 얼마나 기울었나 와 얼마나 빨리 기울이는가를 알 수 있다.
이 자이로스코프를 이용한 Balancing 기술이 세그웨이의 핵심이다. 그러나 세그웨이의 균형을 유지하기 위해서 필요한 자이로스코프는 크기와 부피 및 적용성에서 작아야 했기 때문에 전통적인 것은 불가능했다. 이를 해결하기 위해 실리콘을 이용한 고체상태의 각도측정센서 (solid-state angular rate sensor)를 만들었다. 간단히 설명해 몸체를 지탱하는 프레임 내부에 조그마한 실리콘들로 이루어진 도금판을 부착해 정전기 전자의 움직임으로 실리콘 입자들을 움직이게 한다. 그럼으로써 움직이는 입자들을 측정해 진동으로 전환한 다음 진동의 변화폭을 세그웨이 내부에 있는 컴퓨터에 전달해 정보를 읽게 만든다. (좀더 상세한 정보는 여기로)
(볼록 나온 발판부근에 자이로스코프 센서가 들어 있다)
모터의 경우 몸을 앞으로 기울였을 때 바퀴를 앞으로 구동시키며 뒤로 기울였을 때는 뒤로 구동시킨다. 좌측이나 우측으로 도는 핸들을 조정했을 때는 한쪽의 모터가 빨리 돌아 회전을 가능하게 한다. 이제 머리 아픈 원리에 관한 내용은 다 끝났다. 얼리어답터들은 이 제품이 국내 출시되기만 기다리거나 아마존에서 구입해서 이용해보시길 바란다.
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