Vor gut einem Jahr überraschte der britische Tüftler James Bruton mit einem elektrisch angetriebenen Bike, das statt zwei Rädern zwei große Kugeln hat. Mit seiner neuen Kreation geht er noch einen Schritt weiter: Dieses Bike fährt auf nur einer Kugel. In einem Youtube-Video zeigt Burton, dass seine Konstruktion grundsätzlich funktioniert.
Das Omni-Directional One-Ball Bike besteht aus einer etwa 60 Zentimeter großen Kugel, auf der ein Gestell balanciert. Das enthält den Antrieb sowie den Sitz für den Fahrer inklusive Steuereinheit. Der Antrieb besteht aus drei omnidirektionalen Rädern, die vertikal angeordnet sind und ein gleichseitiges Dreieck bilden. An jedem von ihnen sitzt ein 2 Kilowatt starker ODrive-S1-Elektromotor.
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Den Strom liefern sechs 6S-Lithium-Polymer-Akkus, die eine Systemspannung von 50 Volt bereitstellen. Gesteuert wird das System von einem Teensy 4.1 Mikrocontroller von ODrive, der mit einem BNO086-Trägheitssensor von Sparkfun und einem PID-Regler gekoppelt ist: Der Sensor misst die Neigung, der PID-Regler steuert die Motoren so, dass sie das Bike aufrecht halten.
Die Fahrtrichtung wird geregelt, indem sich die Räder unterschiedlich schnell drehen: Geradeaus fährt das Bike, wenn sich die beiden, die in 60 Grad zur Fahrtrichtung stehen, mit der halben Kraft des Rades drehen, das in Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Über das Beschleunigen und Abbremsen der Räder kommt ein Richtungswechsel zustande.
Allerdings ist Lenken nicht so einfach: Das Zwei-Kugel-Bike konnte gesteuert werden, indem sich die Kugeln gegenläufig drehten. Für das neue Bike fand er schließlich eine Notlösung: Er baute aus einem Holzstab und einer Schaumstoffplatte einen Flügel, den er an der Seite ausstreckt, in die er die Richtung ändern will. Der Luftwiderstand dreht das Bike dann dorthin.
Auch die omnidirektionalen Räder bereiteten Schwierigkeiten: Handelsübliche überhitzten zu schnell und waren nicht für diesen Zweck geeignet. Bruton konstruierte deshalb eigene, mit einem Kern aus Aluminium. Jedes von ihnen verfügt über zwei Reihen passiver Rollen, 18 pro Reihe. Die Rollen hat Bruton aus Thermoplastischem Polyurethan (TPU) mit dem 3D-Drucker hergestellt.
Ein weiteres Problem: Die Reibung zwischen den Rädern und der Kunststoffkugel erzeugte statische Elektrizität, die die Haare des Konstrukteurs zu Berge stehen ließ. Daneben störte sie aber die Elektronik und führte zu Fehlfunktionen. Mithilfe einer aufgesprühten Metallbeschichtung konnte Bruton das Problem lösen.
(wpl)