Roboterwagen VertiGo Der geht steil

Dieses ferngesteuerte Auto rollt Wände hoch: Studenten aus der Schweiz haben einen Roboter entwickelt, der die Schwerkraft überwindet.

ETH Zürich/ Disney Research

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Vorsicht: Falls Sie zu Weihnachten ein ferngesteuertes Auto geschenkt bekommen haben, könnte Ihnen jetzt der Spaß am Präsent verdorben werden. Denn es geht hier um ein Gefährt, das so groß ist wie ein ferngesteuertes Wägelchen. Es sieht aus wie ein schlichter Bausatz und besteht lediglich aus vier dünnen Rädern, einer schmalen Plattform und zwei Propellern. Aber kann Ihr Spielzeug auch mit 15 km/h senkrecht eine glatte Wand hochsausen?

VertiGo kann das. So sieht es aus, wenn der Roboter auf Rädern die Schwerkraft außer Kraft setzt:

YouTube/DisneyResearchHub
Wie VertiGo funktioniert, kann David Krummenacher erklären. Er studiert Maschinenbau an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich und hat den Roboter zusammen mit fünf anderen Studenten im Rahmen einer Bachelorarbeit entwickelt - im Auftrag des Entertainmentkonzerns Disney, der in Zürich ein Forschungslabor betreibt und enge Kontakte zur ETH pflegt.

"Disney wollte einen Roboter, der schnell eine Wand hochklettern kann - unabhängig davon, aus welchem Material diese beschaffen ist", erzählt Krummenacher. Damit waren beispielsweise Magnettechnik oder Saugnäpfe von Anfang an ausgeschlossen, denn diese hätten nur auf bestimmten Oberflächen funktioniert. Die Lösungen waren: Propeller. "Sie sind die einzige Antriebskraft des VertiGo", sagt der 24-Jährige.

Zubehör aus dem Modellbaushop

Die Plastikrotoren haben eine Größe von acht Zoll und stammen von einem handelsüblichen Modellflugzeug. Auch die Elektromotoren mit einer maximalen Leistung von rund 630 Watt, die die Rotoren kreisen lassen, stammen aus dem Modellbau. Beide Propeller lassen sich um 360 Grad schwenken.

"Diese Propeller werden so ausgerichtet, dass grundsätzlich drei unterschiedliche Kräfte erzeugt werden können", sagt Krummenacher: Eine Kraft, die den VertiGo in die gewünschte Fahrtrichtung antreibt; eine Kraft, um die Erdanziehung auszuhebeln und den Roboter eine Wand hoch fahren zu lassen; und eine Kraft, die einen Anpressdruck erzeugt und für Traktion an der Wand sorgt. "Gelenkt und beschleunigt wird mit einer normalen Fernsteuerung", sagt Krummenacher.

Das klingt zunächst so, als ob man für hundertfünfzig Euro Bastelzubehör kauft und sich an einem Samstagnachmittag selbst einen VertiGo zusammenbauen kann. Aber so simpel ist es natürlich nicht. Erst eine ausgefeilte Technik ermöglicht dem Roboter den Senkrechtstart an der Wand und lässt ihn dort Kurven drehen wie am Boden.

Krummenacher und seine Kommilitonen haben dazu einen Algorithmus programmiert, der berechnet, wie die Propeller gestellt sein müssen, damit der Wagen nicht abstürzt. Anhand einer sogenannten Inertialen Messeinheit (IMU) weiß der Roboter außerdem, in welcher Schräglage er sich gerade befindet. "Solche IMUs sind zum Beispiel auch in Smartphones verbaut", erklärt Krummenacher, "sie sorgen dafür, dass sich der Bildschirm kippt, wenn man das Handy waagerecht hält." Dank Infrarotsensoren erkennt VertiGo, wenn er sich einer Wand nähert. "Dann hebt er die Vorderräder an und kommt von allein hoch, ohne die Sensoren bräuchte er eine Rampe."

Bei der Entwicklung mussten die Studenten vor allem auf das Gewicht des Roboters achten. Je schwerer der Wagen, desto schwieriger der Balanceakt an der Wand. Kein Wunder also, dass VertiGo etwas nackt wirkt - für ein schickes Design war schlicht kein Spielraum. Die Elektronik wird von einer Plattform aus leichten Kohlefasern getragen, und die Räder samt Aufhängung sind aus UV-gehärtetem Photopolymer und kommen aus dem 3D-Drucker. "Der Roboter wiegt jetzt etwa zwei Kilo", sagt Krummenacher. "200 Gramm Zuladung kann er stemmen, aber dann wird er zu schwer."

Einen Absturz von der Wand mussten die Studenten laut Krummenacher nur ein einziges Mal erdulden: VertiGo stürzte demnach bei einer Testfahrt etwa 30 Zentimeter tief, ein Rad ging dabei zu Bruch. "Da haben wir ein neues gedruckt", sagt er.

Roboter an der Angel

Als Vorkehrung gegen größere Unfälle hing VertiGo bei seinen Kletteraktionen außerdem an einem Angelseil. "Bei den Tests sicherte einer aus dem Team den Roboter", sagt Krummenacher. Der jeweilige Aufpasser musste Gesichtsmaske, Helm und Schutzhandschuhe tragen. "Bei einem Absturz hätte ja ein Propeller wegkrachen können."

Wenn Krummenacher von dem Moment erzählt, als VertiGo dann das erste Mal ohne Seil eine Wand hochgeschickt wurde, klingt er so, als wäre er selbst ungesichert an einer Steilwand geklettert. "Ich war sehr, sehr aufgeregt. Man sieht diese Fahrt im Video - wir schieben da noch eine Matratze unter den Wagen." Die Studenten lagen zu diesem Punkt zwei Wochen hinter ihrem Zeitplan, "wir waren zu dritt im Büro, es war ein Uhr morgens." Als VertiGo nach der ungesicherten Jungfernfahrt an der Wand wieder heil auf den Boden rollte, gab es zur Feier des Tages noch ein Bier. "Dann sind wir geschafft nach Hause."

Sicherheitsvorkehrung bei einer Testfahrt
ETH Zürich/ Disney Research

Sicherheitsvorkehrung bei einer Testfahrt

Ein Jahr haben die Studenten getüftelt, oft mussten sie nach Vorlesungen und Prüfungen noch Extraschichten einlegen. Jetzt ist ihr Projekt vorerst erfolgreich abgeschlossen. Wer auf die schnelle Markteinführung eines ferngesteuertes Superautos hofft, muss sich allerdings noch gedulden: Serienreif ist VertiGo nicht. "Wir haben den Prototyp schließlich per Hand selbst zusammengelötet", sagt Krummenacher.

Als mögliche Verwendung für den Roboter sieht er nicht nur tollkühne Stuntmanöver. "Man kann ihn zum Beispiel für die Inspektion von schwer zugänglichen Tunnelwänden, Brückenteilen oder Häuserfassaden einsetzen." Auf Anfrage von SPIEGEL ONLINE teilt ein Sprecher von Disney mit, dass es noch keine endgültige Entscheidung zum Verwendungszweck von VertiGo gebe: Denkbar sei unter anderem, dass der Roboter als eine Art mobiles Flutlicht an Gebäuden dient oder zu einer Figur modelliert wird, "beispielsweise als Marienkäfer".

Die bessere Drohne

Fest steht, dass VertiGo noch weiterentwickelt wird. Denn es liegt auf der Hand, dass ein Roboter mit Propellern nicht nur fahren, sondern auch fliegen kann. "Das kann er auch, wie wir mal unfreiwillig feststellen mussten", sagt Krummenacher. Allerdings lässt er sich in der Luft noch nicht kontrollieren.

Sollte es soweit kommen, dass VertiGo vom Boden die Wand hochfährt, von dort abhebt und an einer anderen Wand wieder landet, werden nicht nur stolze Besitzer von ferngesteuerten Autos neidisch sein - sondern wohl auch jeder, der eine Drohne sein Eigen nennt.



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insgesamt 18 Beiträge
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Seite 1
karlssten 07.01.2016
1. Gibt es das nicht schon von den Mitbewerbern?
siehe Parrot Rolling Spider Minidrone https://www.youtube.com/watch?v=SjaCH1sOwf8
markusma 07.01.2016
2. im ernst, ...
So was gibt es doch seit Jahren schon zu kaufen. http://www.pearl.ch/ch-a-NC1433-4401.shtml was ist da neu dran, was diese Studenten dort gemacht haben? Ich sehe dort kein grosses technisches Problem...
r20110107 07.01.2016
3. An einem dünnen Vorhang kann der Roboter nicht
hochfahren.... Wäre es da nicht einfacher, schlicht die Räder so zu drehen, als ob der Roboter an der Wand entlang führe? Letzlich ist es eine Drohne, die sich an die Wand drückt (oder an die Wand durch andere Kräfte gedrückt wird) und dann mehr oder weniger elegant an der Wand sich bewegt. Technische Anwendung?
b.liebig 07.01.2016
4.
Zitat von markusmaSo was gibt es doch seit Jahren schon zu kaufen. http://www.pearl.ch/ch-a-NC1433-4401.shtml was ist da neu dran, was diese Studenten dort gemacht haben? Ich sehe dort kein grosses technisches Problem...
In der verlinkten Artikelbeschreibung steht: "[...] Mit Hilfe eines kleinen Ventilators an seiner Unterseite saugt sich das Auto an allen glatten Oberflächen fest: [...]". Im Sponartikel steht: "Disney wollte einen Roboter, der schnell eine Wand hochklettern kann - unabhängig davon, aus welchem Material diese beschaffen ist". Wahrscheinlich kann der "3D Climber" nicht über Fugen fahren...
Flying Rain 07.01.2016
5.
Ich will ja nicht nerven aber für so etwas brauchen die ein Jahr? Das bastelt der versierte Modellbauer in einem zwölftel der Zeit ;D und vier Motoren mit Verstellpropeller sind such fix installiert
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