Robotik & Handhabungstechnik
I
n einem Fokusprojekt der Eidgenössi-
schen Technischen Hochschule Zürich
(ETHZ) haben sich Studierende des
Autonomous System Lab (ASL) mit Kolle-
gInnen der Zürcher Hochschule für Ange-
wandte 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 Bewegungspotenz-
tial voll auszuschöpfen und demonstriert
auf anschauliche Weise, dass ein Robo-
ter sehr ansprechend aussehen kann und
ihm gegenüber kaum Hemmschwellen
bestehen müssen. Ob als Fremdenführer,
Dienstbote, Alltagshilfe oder Spielzeug,
Rezero fühlt sich in engen Platzverhältnis-
sen oder belebter Umgebung im Element.
Er ist Bewegungskünstler und Unterhal-
ter, er beeindruckt, weckt Emotionen und
interagiert auf eindrückliche Weise mit
den Menschen um ihn herum.
Das Ballbot-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. Andererseits
ermöglicht dieser Umstand die freie Bewe-
gung in jeder Richtung und die Rotation um
die eigene Achse.
Ein weiterer Aspekt: Das Rollen in eine be-
stimmte Richtung bewirkt ein Gegenmo-
ment – das Abkippen des Roboters entge-
gen 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 entgegengesetzte Richtung lehnt, um
quasi hinter seinem Schwerpunkt hinter-
herzufahren. Um weiter zu beschleunigen,
lässt sich der Ballbot einfach etwas mehr in
Fahrtrichtung fallen. Um zu verzögern, muss
er hingegen erst noch weiter beschleunigen,
um seinen Schwerpunkt zu „überholen“, be-
vor 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 seinem 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, ent-
weder 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 zumin-
dest eines der Antriebsräder in axialer Rich-
tung hemmt. Dieser Umstand macht den
Einsatz eines multidirektionalen Antriebs
notwendig. So genannte Omniwheels über-
nehmen dabei die Kraftübertragung in eine
Richtung bei gleichzeitigem Freilauf in der
anderen Richtung.
Die Rezero-Lösung
Die Kugel ist eine projekteigene Entwicklung,
die sich von anderen Lösungen deutlich ab-
hebt. Deren Konstruktion und das dazu erfor-
derliche Verfahren zur Herstellung wurden in
Zusammenarbeit mit einem Industriepartner
erarbeitet. Aufgebaut ist sie aus einem
Technischen Daten
Wert
(Äquivalent)
Gesamtgewicht (inklusive Verschalung) 19.5 kg
–
Gewicht (fahrbereit, ohne Verschalung) 14.5 kg
–
Motorleistung
3 x 200 W
–
Geschwindigkeit (max.)
3.5 m/s
(12.6 km/h)
Beschleunigung (max.)
3 m/s
2
(0–100 km/h in
9.3 s)
Neigungswinkel (max.)
20°
–
Autonomie
5 h
–
Ú
Partner für die Antriebs- und Automatisierungslösungen
www.Lenze.at
Antreiben, Steuern, Bewegen:
Das ist unsere Aufgabe. Seit rund 40 Jahren bietet Lenze seinen Kunden
innovative Produkte, umfassende Lösungen und komplette Systeme für die unterschiedlichsten Antriebs-
und Automatisierungsaufgaben. Die Lenze-Österreich-Gruppe, ein Unternehmen der international agieren-
den Lenze-Gruppe, beschäftigt heute über 260 Mitarbeiter an fünf österreichischen Standorten sowie an
sieben Standorten in Mittel- und Osteuropa, die sich immer neuen Herausforderungen stellen – der Nutzen
für unsere Kunden steht dabei im Fokus.
Lenze Antriebstechnik GmbH
Zentrale Asten
Ipf-Landesstraße 1, 4481 Asten
Tel. 07224/210-0 · Fax 07224/210-999
info@lenze.at