Omnidirektionale Balance: Ein selbstbalancierendes Fahrrad auf zwei Kugeln
Dieser Blogartikel wurde automatisch erstellt (und übersetzt). Er basiert auf dem folgenden Original, das ich für die Veröffentlichung auf diesem Blog ausgewählt habe:
I built an Omni-Directional Ball-Wheeled Bike – YouTube.
Omnidirektionale Balance: Ein selbstbalancierendes Fahrrad auf zwei Kugeln
Das Konzept des omnidirektionalen Fahrens wird mit einem neuen Ansatz auf die Spitze getrieben: Ein Fahrrad, das nicht auf Rädern, sondern auf zwei Kugeln balanciert und fährt.
Das Konzept
Anstatt herkömmliche Räder zu verwenden, setzt dieses Design auf zwei starre Kugeln, sogenannte Walking Globes, die von jeweils drei Omnirädern angetrieben werden. Diese Omniräder, bestückt mit kleinen, seitlich gleitenden Rollen, ermöglichen es der Kugel, sich in jede Richtung zu bewegen. Die Herausforderung besteht darin, ein System zu entwickeln, das sowohl die Balance hält als auch eine präzise Steuerung ermöglicht.
Die Konstruktion
Der Rahmen besteht aus 4040 T-Nut Aluminiumprofilen, die eine flexible und stabile Basis bilden. 3D-gedruckte Teile verbinden die Motoren mit den Omnirädern. Aluminiumplatten, gefertigt von PCBWay, dienen als stabile Verbindungsstücke zwischen den Motoren und dem Rahmen.
Antrieb und Steuerung
Für den Antrieb kommen O-Drives zum Einsatz, die eine präzise Steuerung von Position, Geschwindigkeit und Drehmoment ermöglichen. Ein Teensy 4.1 Mikrocontroller, kombiniert mit einem BNO-086 IMU (Inertial Measurement Unit), sorgt für die notwendige Sensorik und Steuerung, um das Fahrrad im Gleichgewicht zu halten. Twist-Grip-Griffe am Lenker dienen als Steuerungselemente für Richtung und Geschwindigkeit.
Herausforderungen und Lösungen
Eine der größten Herausforderungen ist die Traktion zwischen den Omnirädern und den Kugeln. Um dies zu gewährleisten, ist eine präzise Ausrichtung der Räder erforderlich. Zudem wurde ein zusätzlicher Motor am Hinterrad hinzugefügt, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung zu verbessern.
Statische Elektrizität
Ein weiteres Problem, das während der Entwicklung auftrat, war die statische Aufladung zwischen den Omnirädern und den Kugeln. Um dies zu beheben, wurde das gesamte Chassis geerdet, um statische Entladungen zu verhindern.
Ergebnisse
Die ersten Tests zeigen, dass das Fahrrad tatsächlich in der Lage ist, selbstständig zu balancieren und sich in verschiedene Richtungen zu bewegen. Durch die Integration einer "Steer to lean"-Funktion, bei der sich das Fahrrad in Kurven automatisch neigt, konnte das Fahrverhalten deutlich verbessert werden. Trotz anfänglicher Schwierigkeiten mit der Traktion und statischer Aufladung ist das Projekt ein vielversprechender Schritt in Richtung eines wirklich omnidirektionalen Fortbewegungsmittels.
Fazit
Dieses selbstbalancierende Fahrrad auf Kugeln demonstriert auf beeindruckende Weise, wie innovative Technik und kreative Problemlösung zu ungewöhnlichen und faszinierenden Ergebnissen führen können. Auch wenn noch einige Herausforderungen zu bewältigen sind, zeigt das Projekt das Potenzial für zukünftige Entwicklungen im Bereich der persönlichen Mobilität.