Какой бизнес мог бы потенциально запустить практически любой более-менее подкованный технический специалист, «с прямыми руками», который немножко умеет программировать, немножко знает 3d печать, немножко умеет моделировать — и где конечная затея могла бы решить проблему множества людей, а путь технического решения этой проблемы является весьма простым (не сильно сложнее, чем «поиграть в детские машинки»)? :-)
Охотно отвечу: проблема «последней мили» применительно к транспортной доступности во множестве городов мира!
Почему это интересно: как я когда-то читал в одном из бизнес-изданий, там была сказана такая интересная фраза, что «человек может заработать тем большие деньги, чем большего размера проблему он может решить» — и это абсолютно справедливо касательно транспортной доступности: во всём мире наблюдается тенденция к урбанизации, где в итоге должен остаться только один большой город, из-за чего города разрастаются в размерах, существенно осложняя передвижение для своих жителей.
Кроме собственно денег, это и весьма интересно также с инженерной точки зрения — сделать нечто такое, что позитивно повлияет на огромное количество людей, и, возможно, даже на свою собственную жизнь, если вы испытываете те же самые проблемы.
Кстати говоря, инвесторы в различные стартапы как раз и говорят о том, что наиболее успешные начинания стартуют как раз с того, что у их основателя имеется какая-то личная «боль» — то есть, некая проблема, в решении которой он сам кровно заинтересован.
Именно тогда и появляется шанс на рождение чего-то жизнеспособного, а не «высосанного из пальца», что не нужно никому… :-)
Кстати говоря, следствие из этой проблемы довольно забавно и даёт ответ на вопрос — почему у богатых людей зачастую не получается запускать прорывные вещи: а потому, что у них просто-напросто нет никаких «болей» — у них большинство (или все) жизненных вопросов закрыты и они даже не представляют, чем ещё таким бы заняться, что было бы нужно людям — попросту говоря, они слишком оторваны от людей и перестают понимать их проблемы…
Городские власти городов мира в той или иной степени решают эту проблему, с разной степенью успешности, — однако, проблема «последней мили», как правило всё ещё остаётся актуальной для большинства жителей.
Справедливость этого утверждения легко осознать, глядя хотя бы на то, как в своё время взрывообразно начали развиваться и распространяться сервисы самокатов —
трудно заподозрить, что большинство пользователей подобных сервисов используют их исключительно, чтобы «прокатиться с ветерком», а не добраться быстрее в нужную точку :-)
Однако, у самокатов имеется очевидная проблема — ограниченность во времени пользования. И я сейчас вовсе не о цене, а сугубо о погодных условиях — долгая зима и переходные периоды (особенно у нас) приводят к существенному сокращению периода эксплуатации.
Таким образом, получается, что несмотря на наличие определённых сервисов, решающих проблемы транспортной доступности, выходит, что большую часть года проблема всё равно присутствует в полный рост!
Можно было бы подумать, что индивидуальные пользователи могли бы решать эту проблему самостоятельно (рискнув передвигаться на них зимой), используя собственные самокаты — но, перед ними встанет та же самая проблема погодных условий, где основным препятствием будет являться банальная невозможность колёсных средств передвигаться по заснеженным дорогам.
Для меня всегда являлась странным, что эту проблему никто не решает, хотя решение просто просится (и об этом ниже).
Таким образом, если мы постараемся специфицировать суть технической задачи, то, на мой взгляд, она выглядит следующим образом: необходимо добраться из точки А в точку Б, не слишком быстро (достаточно даже со скоростью быстро идущего пешехода), главное надёжно, и в любых погодных условиях.
В рамках такой задачи многие технические решения становятся более чем реальными, и, мало того, для них уже прямо сейчас существует вся необходимая инфраструктура!
Итак, как на мой взгляд, можно было бы решить эту проблему…
Начнём с того, что было озвучено чуть выше: уверенное передвижение по заснеженным поверхностям. Понятно, что колёсные средства для этого годятся довольно ограниченно.
Тем не менее, проходимость колёсных средств можно многократно повысить, если постоянно для них подстилать «ковровую дорожку» :-) — и вы этот способ хорошо знаете: гусеничный привод!
Именно гусеничный привод мог бы кардинально увеличить простоту прохождения в сложных дорожных условиях и, как ни странно, этот способ практически никто не использует для решения проблемы транспортной доступности (для проектирования индивидуальных средств передвижения в рамках города)!
Как, на мой взгляд, могла бы выглядеть приводная система:
Или миниатюрного размера гусеница, размещаемая прямо под подошвой и совпадающая с ней по длине и ширине (практически роликовые коньки, только гусеничные):
Или те же самые гусеницы, только располагаемые по бокам от ноги. Такой способ, несмотря на некоторую большую сложность, существенно увеличил бы проходимость, из-за уменьшения давления на грунт, с одновременным увеличением силы зацепа с ним (но проходимость существенно хуже):
Теперь, следующий вопрос: из каких материалов можно было бы изготовить саму раму, на которой крепится гусеница, а также материал самой гусеницы?
И здесь, мне видится следующее (подсмотренное из реальной жизни): дело в том, что как-то в прошлом, я увлёкся роликовыми коньками и решил себе купить самые простые («на пробу»), чтобы понять, а вообще оно мне надо, и, если надо, то именно это надо или что-то другое?
В итоге всё вылилось в то, что коньки оказались вполне себе недурными и я на них прокатался несколько лет. :0) (как всегда — «временное решение оказывается в итоге постоянным»).
Из всего этого интересен не этот факт, а тот, что боковины коньков (которые выступают рамой и держат колёса) были изготовлены из abs-пластика, обычного, литого, не слоистого, который считается дешёвым масс-сегментом (не особо надёжным и не особо долговечным).
Но на практике оказалось, что долговечность его даже превысила срок эксплуатации мной роликовых коньков — таким образом, можно констатировать, что «зря на него наговаривают» :-) и он вполне неплох для достаточно долговечных инженерных задач…
Причём, при эксплуатации не было выявлено никаких проблем (касательно как самого пластика боковин (толщиной около 8-10 мм каждая), так и конструкции в целом): ничего нигде не треснуло, ничего ни откуда не отвалилось (а «кабан» на них катался тот ещё — более 100 кг!).
То есть, какой вывод мы можем сделать из всего этого: что напечатав должным образом спроектированную раму из abs-пластика, на FDM 3Dпринтере, можно получить весьма прочную конструкцию, которая ещё и (я подозреваю) будет прочнее, чем та, с которой мне приходилось иметь дело в своё время на роликовых коньках — из-за слоистости 3d печати: я думаю, многие, кто печатал, видели, что распечатки получаются а-ля «фанера», с какой-то «запредельной» прочностью …:-)
Кроме того, ещё один момент который я подметил у роликовых коньков (и это наблюдение мне понравилось): те места, где оси колёс крепятся в раме — нисколько не разносились, не разболтались, несмотря на то, что оси металлические (диаметром примерно 10 мм) и, с моей субъективной точки зрения, должны были, по идее, разнашивать свои отверстия, в которых они сидят — однако, ничего подобного даже близко не наблюдалось! Вердикт — вполне можно проектировать свои устройства, где металлические оси также будут опираться на пластиковую раму и ничего ей от этого не будет.
Итак, с рамой всё понятно, — идём дальше…
Какая, теоретически, силовая установка могла бы быть смонтирована в каждую гусеницу?
Об этом я уже говорил в статьях ранее (для других случаев), но, повторю ещё раз, чтобы вам не пришлось искать: достаточно давно, я подсел на использование в своих самоделках высококоборотистых миниатюрных бесколлекторных двигателей от хобби дронов, самолётов: подобных двигателей великое множество на али, равно как и «обвязки» для их работы.
Почему именно они: из-за своей мощности и миниатюрности, а также, наличия силовых плат для управления ими (ничего не надо собирать или придумывать самому) — называются ESC (Electronic Speed Controller):
Как можно видеть по фото выше, подобная плата существенно упрощает сборку всей системы: и вот эта силовая схема, и управляющий микроконтроллер (esp32, arduino и т. д. и т.п.) запитываются от одного и того же аккумулятора — достаточно всего лишь подключить этот ESC к аккумулятору и всё запитано. Очень удобно.
Управление оборотами двигателя, подключенного к ESC, производится подачей на ESC ШИМ-сигнала с микроконтроллера.
На время тестов, удобно использовать не программирование, а маленькое аппаратное устройство называемое «тестером сервоприводов», у которого можно вращать ручку сверху, в зависимости от чего, он будет генерировать разный ШИМ сигнал и обороты подключенного двигателя будут меняться:
Кстати говоря, подключение двигателя к ESC происходит следующим образом (если после подключения оказалось, что двигатель крутится не в ту сторону, то всего лишь нужно поменять два любых провода местами):
Двигатель можно выбрать по развиваемым им оборотам. Как это делается: нужно смотреть на показатель «KV» напечатанный на двигателе. Что это означает: например, на двигателе ниже можно видеть «2200KV» — то есть, что он развивает 2200 оборотов на каждый вольт подключенного напряжения источника питания:
Таким образом, это означает, что если взять большой аккумулятор (на фото ниже, на 11,1V), то двигатель выше разовьёт 11 х 2200 = 24200 оборотов в минуту (реально чуть больше, т.к. у нас 11,1V, но я взял грубо):
На мой взгляд, надо выбирать максимально оборотистые двигатели, так как это позволит сделать систему весьма миниатюрной — из-за ограниченности пространства в раме гусеничного привода.
Кроме двигателя, ещё понадобится и редуктор, — но над этим я оставляю подумать вам самостоятельно, так как решить этот вопрос можно множеством способов, вплоть до самостоятельного проектирования и 3d печати подобного редуктора (хотя, я бы взял покупной, с металлическими шестернями).
Что ещё можно из интересного отметить (концептуально, в целом): так как полёт требует больших энергозатрат, нетрудно заметить по фото выше, что управляющая силовая плата (ESC) может пропускать довольно значительные токи (40A — написано прямо на корпусе самого ESC).
Что это означает для нас: что существует большое количество как аккумуляторов, так и силовых плат, на которых абсолютно реально построить устройство для перемещения человека (с гусеничным приводом, о котором мы говорим).
И даже мало того: можно подобрать весьма ёмкие аккумуляторы, которых есть великое множество на рынке, обеспечив ту длину пробега, которая требуется в каждом конкретном случае.
Причём, в отдельных случаях можно рассмотреть даже размещение аккумулятора не внутри рамы, под подошвой или по бокам от ноги (если у нас система на двух гусеницах) — а даже и прямо вертикально, над пяткой!
Таким образом, это полностью развязывает нам руки и даёт возможность устанавливать даже весьма ёмкие аккумуляторы, без оглядки на потребность уместить их в пространство под подошвой (см. самую первую картинку выше).
И, остался, наверное, только предпоследний вопрос: из чего делать гусеницу?
На мой взгляд, для этого практически идеально подходит термопластичный полиуретан (TPU), предназначенный для использования FDM 3D принтерами, и поставляемый в виде прутка.
Вообще говоря, полиуретан является широко используемым в промышленных механических узлах полимером, в виду очень высокой устойчивости к истиранию и, соответственно, долговечности.
Таким образом, можно вполне надеяться, что он и в виде гусеницы прослужит достаточно долго — к тому же, это развязывает руки (при наличии 3D принтера), позволяя проектировать и перепроектировать конфигурацию конкретной гусеницы множество раз…
Ну, и напоследок, по поводу управления: на мой взгляд, для этого сгодился бы аппаратный беспроводной пульт, в качестве микроконтроллера для которого можно взять esp32 с3 supermini — так как сенсорное управление с экрана смартфона может быть ненадёжным (не успеешь нажать, не на то нажмёшь, закроется приложение и т.д.) в оперативно меняющейся дорожной обстановке.
Плюс, ко всему, желательно предусмотреть резервное отключение, в виде неких аппаратных кнопок большого размера, которые можно нажать ногой, расположив их, например, на пятках (наподобие тормозной площадки из резины у роликовых коньков).
Теоретически, этот подход мог бы даже заменить необходимость в беспроводном пульте управления.
_____________________________
Размышляя над всем этим, сразу приходит, наверное, первый вопрос, а делал ли кто-нибудь подобное?
Несмотря на усиленные поиски, ничего подобного (персональный миниатюрный гусеничный привод высокой проходимости) — мне найти не удалось!
Тем не менее, нельзя сказать, что совсем ничего не делалось — так как был целый ряд попыток создать нечто подобное (в основном, малой проходимости, колёсного типа).
Из всех этих попыток я бы особо выделил проект «Moonwalkers», вошедший, по версии журнала Time, в список лучших изобретений 2023 года — в рамках проекта была создана аккумуляторная обувь, с микродвигателем, позволяющая идти так же, как и обычно (шагая), добавив к этому ещё и прокатывание по поверхности, где в результате совместного действия этих двух факторов, как заявляется, скорость движения человека возросла на 250%, по сравнению с типовой скоростью пешехода:
Из всего этого для нас может быть интересным то, что разработчики в прошлом провели свою кампанию на известном агрегаторе стартапов kickstarter, где планировали собрать 90000 долларов для запуска производства, однако, завершили кампанию с триумфально собранной суммой в 329409 долларов.
Поэтому мы можем сделать однозначный вывод, что подобные вещи пользуются большим интересом и спросом со стороны потенциальных потребителей.
И это не удивительно: они решают ключевую транспортную проблему современного мира — проблему «последней мили»…
Тем не менее, глядя на этот проект мы можем для себя отметить, что он всё так же довольно ограничен и не предоставляет возможности высокой проходимости, а также большого пробега (насколько удалось найти, пробег ограничен примерно 10 км от одной зарядки аккумуляторов). Таким образом, для нас тут имеются возможности;-)
Ну и, подытоживая, что можно сказать в целом: в данный момент, на мой взгляд, сложилась интересная возможность успешного проведения разработок устройства, описанного выше, так как (не в последнюю очередь, из-за активного развития беспилотных систем) появилось большое количество как силовых элементов (двигатели, силовые платы управления), так и компактных мощных аккумуляторов, специально предназначенных для отдачи больших токов для полёта — что существенно развязывает руки при создании наземных систем большой тяги (способных тянуть человека).
К тому же, широкое распространение в последние годы микроконтроллеров с беспроводными интерфейсами и 3d печати — позволяет практически каждому попытать свои силы в подобном начинании: на данный момент, это не сильно сложнее, чем «поиграться в машинки». И, может быть, это будете вы? ;-)
P.S. По моему мнению, это очень увлекательная инженерная задача, которая может быть решена множеством способов, к тому же, что придаёт особый азарт и вкус — у неё есть реальная польза на выходе и сложность её вполне посильна очень многим...
Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.
Эксклюзивно для читателей Хабра мы даем бонус 10% при первом пополнении.
