Balanceakt auf der Kugel

Autor / Redakteur: Martin Rüegg / Reinhard Kluger

„Rezero“ schafft nicht nur den Balanceakt auf der Kugel in höchster Vollendung, sondern besticht ebenso durch beispielslose Agilität und ästhetische Formgebung. Und zwar dank des dynamischen Antriebs.

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( Archiv: Vogel Business Media )

In einem Fokusprojekt der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) haben sich Studierende des AutonomousSystem Lab (ASL) mit Kolleginnen und Kollegen der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) und der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) zu einer Kooperation der besonderen Art zusammengefunden. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit heisst Rezero und ist der erste Ballbot, der nicht nur die komplexe Kunst des Balancierens beherrscht. Er ist auch in der Lage sein Bewegungspotential voll auszuschöpfen und demonstriert auf anschauliche Weise, dass ein Roboter sehr ansprechend aussehen kann und ihm gegenüber kaum Hemmschwellen bestehen müssen. Ob als Frem-denführer, Dienstbote, Alltagshilfe oder Spielzeug, Rezero fühlt sich in engen Platzverhältnissen oder be-lebter Umgebung im Element. Er ist Bewegungskünstler und Unterhalter, er beeindruckt, weckt Emotionen und interagiert auf eindrückliche Weise mit den Menschen um ihn herum.

DasBallbot-Prinzip

Augenfälliges Merkmal eines Ballbot ist der „Ball“ auf dem er steht. Seine Kontaktfläche zum Untergrund ist eigentlich nur ein Punkt, was ihn grundsätzlich instabil macht und höchst gefährdet umzufallen. Ande-rerseits ermöglicht dieser Umstand die freie Bewegung in jeder Richtung und die Rotation um die eigene Achse.

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Ein weiterer Aspekt: Das Rollen in eine bestimmte Richtung bewirkt ein Gegenmoment – das Abkippen des Roboters entgegen der Bewegungsrichtung – welches ihn eigentlich wiederum zu Fall bringen würde. Diesen Umstand macht sich aber ein Ballbot zu Nutzen, indem er sich vor der Fahrt leicht in die entgegen-gesetzte Richtung lehnt um quasi hinter seinem Schwerpunkt hinterherzufahren. Um weiter zu beschleuni-gen lässt sich derBallbot einfach etwas mehr in Fahrtrichtung fallen. Um zu verzögern muss er hingegen erst noch weiter beschleunigen, um seinen Schwerpunkt zu „überholen“, bevor er zusammen mit dem synchronisierten Aufrichten zum Stillstand kommen kann.Doch; gänzlicher „Stillstand ist des Ballbots Tod“. Auch wenn er völlig aufrecht zu stehen scheint hält er sein Gleichgewicht, indem er sich ständig unter sei-nem Schwerpunkt durch Bewegung der Kugel ausbalanciert.

Eine prinzipielle Hürde, die es zu überwinden gilt, ist der Antrieb der Kugel: Ein „normales“ Rad dreht ja radial um die eigene Achse, entweder vor- oder rückwärts. Jedoch ist eine Bewegung in paralleler Richtung zu seiner Achse ohne Überwindung der Reibung nicht möglich.

Auf den Antrieb einer Kugel appliziert heisst dies, dass während ihrer Bewegung zumindest eines der An-triebsräder in axialer Richtung hemmt. Dieser Umstand macht den Einsatz eines multidirektionalen An-triebs notwendig. Sogenannte Omniwheels übernehmen dabei die Kraftübertragung in eine Richtung bei gleichzeitigem Freilauf in der anderen Richtung.

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