Kun Dean Kamen esitteli Segway® Personal Transporter (PT):n  ABC:n Good Morning America –ohjelmassa, hän kuvaili sitä ‘maailman ensimmäiseksi kaksipyöräiseksi henkilöajoneuvoksi, joka säilyttää itse tasapainonsa’.  Kun tarkastelee laitteen liikkumista, alkaa ymmärtää, mitä sen keksijä haluaa sanoa. Verrattuna esimerkiksi henkilöautoon Segway PT on hyvin erilainen – sillä on vain kaksi pyörää, mutta silti laite pystyy itse säilyttämään tasapainonsa.

Halutessaan liikkua eteenpäin tai taaksepäin Segway PT:n ajaja nojautuu vain kevyesti eteen- tai taaksepäin. Kääntyäkseen oikealle tai vasemmalle ajaja työntää LeanSteer-ohjaustankoa vasemmalle tai oikealle.

MITEN DYNAAMINEN TASAPAINOTUS (DYNAMIC STABILZATION) TOIMII
Segwat PT:n kyky säilyttää tasapainonsa on sen hämmästyttävin ja tärkein ominaisuus. Jotta ymmärtäisi paremmin, mitä laite toimii, voi tutkia, miten Dean Kamenin  esikuva ja inspiration lähde, ihminen, säilyttää tasapainonsa.

Kun ihminen nousee seisomaan ja nojautuu sitten eteenpäin, hän ei todennäköisesti kaadu välittömästi kasvoilleen. Aivot päättelevät sisäkorvan tasapainoelimen välittämän tiedon perusteella, että vartalo ei ole tasapainossa ja lähettävät käskyn jaloille ottaa askel eteenpäin kaatumisen pysäyttämiseksi. Jos ihminen jatkaa nojaamista eteenpäin, aivot antavat uusia käskyjä jaloille – ja niinpä ihminen alkaa kävellä eteenpäin askel kerrallaan.

Segway PT toimii käytännössä hyvin samalla tavalla kuin ihminen – paitsi että sillä on pyörät jalkojen sijasta; kaksi moottoria, jotka tekevät lihasten työn; koko joukko mikroprosessoreja aivojen asemesta sekä lukuisia kallistys- ja gyroskooppisensoreita, joita voi verrata sisäkorvan tasapainoelimeen. Aivojen tavoin Segway PT kykenee tunnistamaan, milloin sen ohjaaja nojautuu eteenpäin. Tasapainon säilyttämiseksi se antaa käskyn pyörille pyöriä eteenpäin, jolloin laite ja sen ohjaaja lähtevät liikkumaan eteenpäin. Tätä Segway Inc:in patentoimaa menetelmää, joka tekee mahdolliseksi tasapainon säilyttämisen kahdella pyörällä liikuttaessa, kutsutaan dynaamiseksi tasapainotukseksi (Dynamic Stabilization).

AIVOT JA LIHAKSET
Yksinkertaistaen voi sanoa, että Segway PT koostuu sensoreista, ohjauksen säätöjärjestelmästä ja moottoreista. Ajon aikana viisi hyrräsensoria (gyroskooppisensoria) ja kaksi kiihtyvyyssensoria mittaavat maaston pinnan kallistusta ja ajajan vartalon asennon muutoksia 100 kertaa sekunnissa, mikä ylittää moninkertaisesti ihmisen reagointikyvyn.

Segway PT:ssä käytetään nk. solid-state angular rate –sensoria, joka on valmistettu piistä. Tämän tyyppinen hyrräsensori mittaa pyörimisliikettä Coriolis-ilmiön perusteella. Coriolis-ilmiöksi kutsutaan sitä näennäistä esineen liikeradan kääntymistä sen liikkuessa suhteessa pyörivään esineeseen. Esimerkkinä voidaan mainita lentokone, jonka suora lentoreitti näytää kaarevalta maan pintaan verrattuna maapallon pyörimisliikkeen johdosta.

Segway PT:ssä on viisi hyrräsensoria, vaikka jo kolme sensoria riittää mittaaman kallistusta eteen- ja taaksepäin (‘pitch’), kallistusta sivusuunnassa ajettaessa rinteessä korkeuskäyrien suuntaisesti (‘roll’) ja ohjausliikettä sivusuunnassa siirryttäessä käännyttäessä vasemmalle tai oikealle (‘yaw’). Ylimääräiset sensorit ovat olemassa varmuuden vuoksi ja lisäävät näin laitteen luotettavuutta. Kaikki tieto ajajan ohjausliikkeistä ja laitteen kallistuskulman muutoksista suhteessa maastoon siirtyy ohjauksen säätöjärjestelmään.

Segway PT:ssa on kaksi identtistä piirilevyä, kaksi samanlaista akkua ja kaksi moottoria. Ne toimivat yhdessä pyörittäen pyöriä oikealla nopeudella haluttuun suuntaan. Segway PT:ssä on lisäksi useita mikroprosessoreja, koska laite tarvitsee paljon laskentakapasiteettia pystyäkseen nopeasti reagoimaan muutoksiin ja säätämään pyörien pyörimisnopeutta ja –suuntaa kaatumisen estämiseksi. Tarpeen vaatiessa, mahdollisessa virhetilanteessa jokainen yksikkö pystyy suoriutumaan tehtävästään myös yksin ilman identtistä pariaan. Tällöin laite varoittaa ensin ajajaansa ja sammuttaa sitten itse itsensä hallitusti ja turvallisesti.

Mikroprosessorit suorittavat tietokoneohjelmaa, joka ohjaa Segway PT:ä. Ohjelma seuraa koko ajan hyrräsensorien tuottamaa tasapainotietoa ja säätelee sen perusteella sähkömoottorien pyörimisnopeutta. Sähkömoottorit saavat virtansa ladattavista litium-ioni –akuista ja ne pystyvät pyörittämään kumpaakin pyörää erikseen esimerkiksi siten, että pyörät pyörivät samanaikaisesti, mutta eri suuntaan ja eri nopeudella.

Kun Segway PT:n ohjaaja nojautuu eteenpäin, moottorit pyörittävät molempia pyöriä eteenpäin estääkseen kaatumisen eteenpäin. Kun ajaja vastaavasti nojautuu taaksepäin, moottorit pyörittävät pyöriä taaksepäin. Silloin kun ajaja työntää LeanSteer-ohjaustankoa vasemmalle tai oikealle, moottorit pyörittävät toista pyörää nopeammin kuin toista, mikä seurauksena Segway PT kääntyy juuri sellaisella nopeudella ja kääntösäteellä, joka tasapainottaa kallistuksesta ja liikkumisnopeudesta syntyvän keskihakuisvoiman.