Allein anhand von Daten, die beim Drehen in den Motoren der Räder anfallen, steuern Professor Matthias Nienhaus und sein Team die Räder gezielt an. Foto: Oliver Dietze
Rollstühle sollen bald einfacher fahren, durch innovative Räder. Diese sollen das Ziehen, Schieben oder Fahren von Rollatoren und Rollstühlen erleichtern.
Entwickelt haben die Räder Matthias Nienhaus und sein Team von der Saarländer Universität. Die innovativen Räder präsentieren sie auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April am saarländischen Forschungsstand (Halle 2).
Laut Nienhaus kann zum Beispiel eine Sackkarre, mit der eine Waschmaschine transportiert wird, durch die Räder leichter gelenkt werden. Die Räder merken, wenn die Sackkarre links oder rechts mehr belastet wird und sie nehmen wahr, wie ihre eigene Position sich ändert. Hierfür brauchen sie keine zusätzlichen Sensoren. Allein anhand von Daten in kleinen Elektromotoren im Inneren der Räder weiß das System, wie die Räder stehen und mit welcher Kraft die Antriebe laufen. Was bei der Sackkarre aus dem Beispiel funktioniert, klappt bei allem, was Räder so bewegen.
Der Antriebstechniker von der Universität des Saarlandes hat sich in seiner Forschung spezialisiert auf intelligente Motoren, die ohne weitere Sensoren selbst Messdaten liefern: „Wir machen den Motor selbst zum Sensor und entwickeln damit eine neue Sensorkategorie. Es ist ein kostengünstiges und zugleich leistungsfähiges Verfahren“, erläutert Nienhaus. „Wir erforschen in mehreren Projekten, wie wir aus den Elektromotoren möglichst viele Daten gewinnen, die wir dann nutzen, um die Antriebe effizient anzusteuern. Oder auch, um zu überwachen, ob der Motor ohne Störung oder Verschleiß einwandfrei funktioniert“, sagt er. Durch neuartige Verfahren können Veränderungen im Inneren des Motors während des Betriebs abgelesen und Störeffekte herausgerechnet werden.
Auf der Messe demonstrieren die Ingenieure ihr Verfahren unter anderem an einer Installation mit mehreren Rädern. „In Rädern eingesetzt, ermöglicht die neue Technik, beliebig viele Räder gezielt einzeln anzusteuern und damit auch beliebig viele Räder zusammenarbeiten zu lassen“, erläutert Nienhaus. Dies läuft automatisch über einen winzigen Microcontroller, welcher sowohl die Einschaltung als auch die Leistung der Motoren kontrolliert.
Die Antriebstechniker haben hierfür erforscht, welcher Motorzustand mit welchen Messwerten zusammenhängt und welcher Messwert sich beim Drehen des Rades wie verändert. Je mehr Daten sie über den Rad-Motor kennen, umso effizienter können sie ihn ansteuern. So erkennen sie aussagekräftige Signalmuster und entwickeln mathematische Modelle für die verschiedenen Zustände des Motors. Auf Veränderungen der Signale reagieren entsprechend programmierte Befehle, sodass die Räder mit den Motoren im Verbund zusammenarbeiten.