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Forscher entwickeln Roboter, der Wände hochfahren kann. Und nun rate mal: Wer hat's erfunden?

Dieses ferngesteuerte Auto geht steil: Studenten aus der Schweiz haben einen Roboter entwickelt, der die Schwerkraft überwindet.

07.01.16, 21:09 08.01.16, 12:29

Christoph Stockburger

Ein Artikel von

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:

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.

Sicherheitsvorkehrung bei einer Testfahrt.
Bild: ETH Zürich/ Disney Research

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.»

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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10Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • Grego 07.01.2016 23:30
    Highlight Echt geil! Hoffe für die Jungs, dass sich die investierte Zeit gelohnt hat und sie neben ihrem Bachelor gleich noch ein spannendes Projekt zur Weiterverfolgung im Sack haben.
    7 0 Melden
  • 90er 07.01.2016 22:33
    Highlight Hier noch ein Video von Quadcopter die Eine Brücke bauen, auch von der ETH
    5 0 Melden
  • 90er 07.01.2016 22:32
    Highlight Tolles Projekt. Es gibt aber noch viele nicht minder interessante ETH Projekte die ebenso erwähnenswert sind z.B. Cubli, ein Würfel der durch Schwungräder bewegt werden kann und sich selber ausbalanciert, oder ein Multicopter Projekt das selbständig Brücken aus Seilen baut ;)
    4 0 Melden
  • Salz & Pfeffer 07.01.2016 22:27
    Highlight Sieht nach Spass aus :D
    1 0 Melden
  • Noach 07.01.2016 22:00
    Highlight Ich möchte dem Team einfach nur gratulieren,zu einer Superleistung.Great!!
    31 0 Melden
  • Alex88 07.01.2016 21:31
    Highlight Ich will wirklich nicht der Böse sein und tut mir wirklich leid, aber habt ihr diesen Artikel nicht schonmal aufgeschalten? Sorry wenn ich falsch liege:(
    18 2 Melden
    • Gelöschter Benutzer 07.01.2016 21:45
      Highlight Es gab vor wenigen Wochen ein Posting des Youtubevideos, aber ohne gross Text dazu. Dies ist nun ein ganzer Artikel, erschienen im Spiegel wies scheint, welcher sich mit dem Gerät und dessen Entwicklung befasst.
      15 0 Melden
    • Gelöschter Benutzer 07.01.2016 21:49
      Highlight Wenn ich mich richtig erinnere nicht in diesem Umfang ...
      6 0 Melden
    • Philipp Dahm 07.01.2016 22:06
      Highlight Wir hatten nur das Video mit einem kurzen Text.
      8 0 Melden
    • Alex88 07.01.2016 22:49
      Highlight Habt alle Recht, mein Fehler... Carry on :)
      2 0 Melden

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