Von Disney und ETH 08.01.2016, 09:56 Uhr

Dieses Auto kann sogar senkrechte Wände hochfahren

Im Science Ficton Matrix rennen die Akteure spektakulär die Wände hoch. Das ging nur mit raffinierter Tricktechnik. Nun haben Ingenieure in Zürich ein Roboterfahrzeug vorgestellt, das genau das kann: VertiGo fährt ohne Tricks Wände entlang und nutzt dafür einfach nur geschickt die Gesetze der Physik.

Der Fahrroboter VertiGo kann dank zwei leistungsstarker Propeller auch senkrechte Wände hochfahren. Die Propeller drücken das Fahrzeug an die Wand.

Der Fahrroboter VertiGo kann dank zwei leistungsstarker Propeller auch senkrechte Wände hochfahren. Die Propeller drücken das Fahrzeug an die Wand.

Foto: Disney/ETH Zürich

Der Disney-Konzern mit seinen Filmablegern Pixar Animation Studios und Lucasfilm schuf so schnuckelige Figuren wie den Aufräumroboter Wall E und die Kugelrobotereinheit BB 8 aus dem neuesten Star-Wars-Abenteuer. Aber einen wie VertiGo hatte der US-amerikanische Medienkonzern bisher nicht im Angebot.

VertiGo fährt im Wortsinn die Wände hoch. Entwickelt hat den Roboter die Forschungsabteilung Disney Research Zürich der Walt Disney Company in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich.

VertiGo ist sehr leicht und mit zahlreichen Karbon-Elementen gebaut. Die beiden Propeller sind frei beweglich und für den Vortrieb und Anpressdruck verantwortlich.

VertiGo ist sehr leicht und mit zahlreichen Karbon-Elementen gebaut. Die beiden Propeller sind frei beweglich und für den Vortrieb und Anpressdruck verantwortlich.

Foto: Disney/ETH Zürich

Im Video fährt VertiGo die Wand hinauf

In einem Video von Disney und der ETH Zürich kurvt das kleine wendige Fahrzeug zunächst im Hochschulflur im James-Bond-Stil mehrfach um seine Hinterachse, um dann das Außengelände zu erkunden. Dabei stellt eine stoppelige Rasenfläche kein Problem für den Flitzer dar. Im nächsten Bild rollt VertiGo auf eine Mauer zu, prallt einmal zurück und fährt diese dann senkrecht empor, um in eine sanfte Rechtskurve zu schwenken.

Zwei Propeller erzeugen nötigen Anpressdruck

Das ein wenig an ein Modellauto erinnernde Fahrzeug hat neben seinen vier Rädern auch zwei drehbar aufgehängte Propeller. Diese erzeugen bei der Fahrt auf dem Boden die Vorwärtskraft. Und sie sorgen dafür, dass VertiGo nicht von der senkrechten Wand fällt. Denn diese beiden verstellbaren Propeller pressen das Fahrzeug fest an jede Oberfläche, auf der es fährt.

Auch Hindernisse an der Wand wie Balken kann VertiGo mühelos überwinden. Theoretisch kann VertiGo dank der beiden Propeller sogar an der Decke entlang fahren.

Auch Hindernisse an der Wand wie Balken kann VertiGo mühelos überwinden. Theoretisch kann VertiGo dank der beiden Propeller sogar an der Decke entlang fahren.

Foto: Disney/ETH Zürich

„Der Roboter ist in der Lage, sich schnell und agil an Wänden zu bewegen“, schreiben die Disney-Research-Forscher um Paul Beardsley. Auch Hindernisse an der Wand wie Balken kann VertiGo mühelos überwinden. Theoretisch kann VertiGo dank der beiden Propeller sogar an der Decke entlang fahren.

Optimales Verhältnis zwischen Propellerleistung und Fahrzeuggewicht

Die Herausforderung für die Ingenieure in Zürich bestand darin, ein optimales Verhältnis zwischen der Propellerleistung und dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu erzielen. Eine große Gewichtsreduzierung gelang ihnen durch den Einsatz von Materialien aus Karbonfasern. Bauteile aus dem 3D-Drucker wurden zusammen mit Karbonverstrebungen für die komplexeren Teile wie der Radaufhängung und die Räder verwendet.

Die Räder des VertiGo lassen sich in alle Richtungen drehen. Dadurch kann es sich auf der Stelle um seinem Mittelpunkt drehen.

Die Räder des VertiGo lassen sich in alle Richtungen drehen. Dadurch kann es sich auf der Stelle um seinem Mittelpunkt drehen.

Foto: Disney/ETH Zürich

Die Aufhängung der Räder haben die Forscher bei Modellautos abgekupfert. Die Räder sind mit einem doppelten Querlenker montiert, um eine gewisse Flexibilität zu erzielen. Gelenkt wird VertiGo mit den beiden Vorderrädern, die hinteren Räder sind starr. Über einen Antrieb verfügen die vier Räder nicht, dafür sind alleine die beiden Propeller zuständig.

Propeller lassen sich unabhängig voneinander steuern 

Diese sind mit einer zweikernigen Kardanaufhängung auf der Grundplatte des VertiGo montiert. Integrierte Servomotoren ermöglichen, den Innen- und Außenring der Propeller unabhängig voneinander bewegen zu können. Durch diese maximale Flexibilität können die Forscher genügend Kraft in jede Richtung generieren, um am Boden vorwärts und senkrecht an den Wänden zu fahren. VertiGo verfügt über acht individuell regelbare Antriebe.

Für die Steuerung hat VertiGo einen kleinen Computer an Bord. Mit seiner Hilfe, zweier Infrarot-Abstandssensoren und einem sechsachsigen sogenannten IMU-Chip wird die exakte Position des Fahrzeugs im Raum ermittelt. Auf der Basis dieser Lageinformationen entwirft die Steuerung dann die besten Positionen für alle Aktoren. Ähnlich wie bei einem Modellauto wird VertiGo von einem Menschen ferngesteuert. Das agile Fahrzeug kann in Zukunft als ein ferngesteuertes Auto zum Einsatz kommen und zu Rettungszwecken verwendet werden.

Mit einem Propeller erzeugt C2D2 einen Unterdruck: Der Roboter kann an Brückenunterseiten entlang fahren und mit einem Sensor selbst unsichtbare Materialschwächen aufspüren.

Mit einem Propeller erzeugt C2D2 einen Unterdruck: Der Roboter kann an Brückenunterseiten entlang fahren und mit einem Sensor selbst unsichtbare Materialschwächen aufspüren.

Foto: ETH Zürich

Ganz neu ist die Idee, über Propeller ein Fahrzeug an Wände und Decken zu pressen, natürlich nicht. So haben Ingenieure der ETH Zürich auch schon einen Roboter entwickelt, der an der Unterseite von Brücken entlang fährt, um den Zustand des Betons zu untersuchen. Und auch da sorgen Propeller für den notwendigen Anpressdruck.

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