via EMail FIETSFLITS dd Do 9 Januari 2014 ca 13:52 CET
goed leesbare kopie van het artikel op webadres
http://www.vogelvrijefietser.nl/hetblad/2013-12/artikel/stuurhulp-uit-delfts-fietslab#comment-39337



Arend Schwab en Jodi Kooijman kregen in 2011 wetenschappelijke wereldfaam met hun artikel in Science over de vraag waarom een fiets niet omvalt bij een bepaalde snelheid. Nu hebben ze op de TU Delft een 'stuurhulp' gemaakt. Helpt dat om de oudere fietser overeind te houden? Op bezoek in het fietslaboratorium van de TU Delft.

Het fietslaboratorium is een rechthoekige ruimte met opvallend weinig fietsen. Er staan tafels, stoelen, er lopen studenten in en uit, een stuur hangt over een hometrainer en er staan twee fietsen: een moderne mountainbike waar een groepje bachelorstudenten zich over buigt en een doorsnee Batavus stadsfiets met elektronica achterop en een apparaat rond de stuurbuis, dit is de fiets met de stuurhulp, oftewel de 'actieve steer-assist stability control'.

Science
Voor de stuurhulp kom ik. De stuurhulp was er nooit geweest zonder het onderzoek dat uiteindelijk leidde tot het Science-artikel. Daarin werd theoretisch bewezen waarom de fiets niet omvalt bij een bepaalde snelheid. Het komt er op neer dat het belangrijkste principe van de fiets is dat je naar links stuurt als de fiets dreigt te vallen naar links en je naar rechts stuurt als de fiets dreigt te vallen naar rechts. Dat doet de fiets uit zichzelf bij een bepaalde snelheid – zie bijvoorbeeld de fiets van Jacques Tati in de film Jour de Fête.

Tol
Dit principe  – sturen in de richting waarin de fiets valt - was praktisch wel bekend, maar in het Science-artikel werd het theoretisch aangetoond. Lange tijd werd gedacht dat dit principe werkte dankzij de gyroscopische krachten van de wielen. Net zoals een tol overeind blijft, blijft de fiets overeind dankzij de draaiende wielen. Ook de naloop op een fiets – het wiel zit na de stuuras - zou belangrijk zijn. Maar Schwab en Kooijman bouwden een fietsje dat zelfstabiel was zonder naloop en waarbij het tollend effect werd geneutraliseerd.

Museum
De massaverdeling tussen het frame en de stuurinrichting zorgen ervoor dat dit rare fietsje (inmiddels in het wetenschapsmuseum van Delft) stabiel blijft. Wanneer de fiets dreigt om te vallen, valt de stuurinrichting sneller dan het achterframe. En dat is essentieel om de fiets overeind te houden,
Het is dus niet het 'tollend' effect, het is niet de naloop, al helpt dat allemaal mee, maar het is de massaverdeling. Schwab en Kooijman onthulden het geheim van de fiets. Heel fijn, maar hebben we hier iets aan voor de praktijk? Misschien wel, want dankzij deze kennis hebben we nu de steerassist, die Schwab samen met Nick Appelman ontwikkelde.
Schwab: "Het stuur op een fiets gebruik je voor twee dingen: overeind blijven en ergens naar toe gaan. De mens wil overeind blijven, maar ook ergens naar toe. De steerassist helpt bij het overeind blijven." Een elektromotor rond de stuurpen helpt bij lage snelheden (onder de 15 kilometer per uur, want daarboven is de fiets zelf stabiel) met sturen. Het ding is bedoeld voor ouderen of mensen met geringe spierkracht. 

De praktijk
Op de iMobility Challenge in september werd hij voor het eerst getoond en mocht ik hem even uitproberen. Het voelt een beetje vreemd. Iedereen weet: als er iemand aan je stuur trekt terwijl je fietst, dan ga je onderuit. De stuurhulp trekt niet, hij doet iets wat je net zelf van plan was om te doen. Al is 'van plan zijn', een groot woord omdat juist dit sturen om stabiel te blijven, voornamelijk onbewust gebeurt. Het echte bewuste sturen kan ook gewoon op deze fiets, zelf een bocht maken is geen enkel probleem, gewoon doorzetten.

Prototype
Schwab vertelt dat van alle mensen die de steerassist hebben uitgeprobeerd, een deel mijn licht geïrriteerde gevoel deelt, anderen vinden het prettig, ze vergelijken het met stuurbekrachtiging.
Schwab: "Dat is het dus niet. Bij stuurbekrachtiging doe jij eerst iets en dat wordt dan door de stuurbekrachtiging versterkt, hier neemt het apparaat het voortouw. Je moet je er aan overgeven, het stuur wat losjes in de handen houden. Er zit ook een aan-uitknop op, als je de steerassist uitzet dan voel je pas goed wat hij deed, dan is de fiets ineens veel instabieler."
De 'steerassist' is nog niet te koop op de markt. Het is een prototype waar nog veel aan gefinetuned moet worden.
Schwab: "En misschien wordt het wel nooit meer dan een prototype."

Krachten voelen
De Delftse onderzoekers in het fietslaboratorium hebben het geheim van de fiets ontsluierd, ze hebben rare fietsjes gebouwd, maar toch weten ze niet genoeg om de fiets te verbeteren.
Schwab: "Wij moeten nu de factor mens toevoegen. Hoe doet de mens dat balanceren? Welke zintuigen heb je nodig om te balanceren? Je ogen zijn belangrijk, je moet waarnemen om te balanceren. Je hebt ook een orgaan nodig dat het vestibulair orgaan (evenwichtsorgaan, red.) heet, dat je in je middenoor zit. En je hebt 'haptic feedback', zoals dat in goed Nederlands heet. Om te fietsen moet je de krachten kunnen voelen die inwerken op je stuur of je zitvlak."

Fietssimulator
Schwab en zijn team zijn ook bezig met het maken van een fietssimulator. Terwijl er voor auto's, schepen, vliegtuigen de mooiste simulatoren zijn, is er geen goede fietssimulator. Met een joystick blijkt het onmogelijk de fietsbeleving te [kunnen] ervaren, maar ook met een los stuur wordt het niet erg levensecht.
Schwab: "Je hebt dus niet alleen visuele informatie nodig, maar je moet ook de krachten op je stuur kunnen voelen."
Maar wat de mens precies aan informatie uit al deze zintuigelijke bronnen nodig heeft om goed te kunnen fietsen, dat is nog onbekend.
Schwab: "Dat weten we niet. We weten nu hoe we de fiets kunnen stabiliseren, maar of dat past bij hoe de mens balanceert, dat weten we niet. Voor het maken van de steerassist hebben we maar wat gegokt."
Eigenlijk is er nog ontzettend veel mogelijk om tot een ander model fiets te komen of tot aanpassingen van de huidige fiets. Schwab en zijn team hebben een theoretisch fietsmodel gemaakt met 25 parameters: maten voor de wielbasis, balhoofdhoek, positie van het massamiddelpunt, massatraagheid enzovoort. Op papier zijn er met deze 25 parameters allerlei fietsvarianten te verzinnen, waarbij sommige stabiel zijn en anderen niet. De Delftse onderzoekers zien nog allerlei mogelijkheden.

Evolutie
"De uitvinding van de fiets is een evolutionair proces, waarbij oplossingen zijn gevonden en weer verworpen tot dat de fiets rond 1890 tot de huidige vorm is uitgekristalliseerd. Uit ons onderzoek blijkt dat er nog een heleboel fietsen te bedenken zijn die ook zelfstabiel zijn, wij zeggen: laten we al die blinde vlekken eens onderzoeken. Wij hebben bijvoorbeeld een fiets met achterwielbesturing gemaakt, iedereen weet dat  achterwielbesturing een voertuig instabiel maakt, maar het kan wel, wij hebben er een gebouwd, daar kan iemand zo op wegfietsen. Een vouwfiets rijdt over het algemeen niet zo lekker. Ja, zegt iedereen die kleine wieltjes over de hobbels, maar ik denk dat als je op een open manier hiernaar gaat kijken dat je wel een vouwfiets kunt ontwerpen die fietst als een gewone fiets."

Industrie
Schwab heeft al vaker een visje uitgegooid naar de fietsindustrie. Over het algemeen is de fietsindustrie niet zo bezig met revolutionair ander fietsontwerp.
Schwab: "We hebben nu wel contact met de Accell Group, een student gaat een afstudeeronderzoek doen naar rijgedrag.
Geen enkele consument koopt een fiets op rijgedrag. Mensen kijken hoe een fiets eruitziet, de uitstraling is belangrijk. Mensen hebben vaak wel een idee: een omafiets heeft stabiel rijgedrag, een racefiets een meer nerveus, maar is dat echt zo? We willen het rijgedrag in vijf  categorieën indelen van 1 tot en met 5 variërend van stabiel tot meer nerveus." Rijgedrag is een wat vaag begrip.
Schwab: "Het zou moeten gaan om 'ease of control', gebruiksgemak, ja dat is nog een beetje vaag. Eigenlijk is er geen goede definitie voor. Maar het is raar dat je een fiets koopt zonder er op te rijden, of alleen een kort rondje, terwijl wil je een idee krijgen van hoe een fiets rijdt, je er eigenlijk een paar dagen op zou moeten rijden. Zo’n 5-sterren indeling zou dan een goede aanvulling zijn."

- See more at: http://www.vogelvrijefietser.nl/hetblad/2013-12/artikel/stuurhulp-uit-delfts-fietslab#comment-39337