Der Kugelroboter made in Neubrandenburg

Eine durchsichtige Kugel saust durch die Aula des Albert-Einstein-Gymnasiums in Neubrandenburg. Fast lautlos gleitet sie über das Parkett. Im Inneren der Kugel blicken kleine Lämpchen und es sind allerlei Kabel und technische Bauteile zu sehen. Was ist das für ein Ding?

Das erklären Jonas und Moritz am zweiten Tag der Hackdays 2019 ihren Mitschülerinnen und Mitschülern. Sie haben diese fahrende Kugel gebaut und steuern sie über ihr Smartphone. Die Idee zu diesem Roboter kam ihnen genau ein Jahr zuvor, bei den Hackdays 2018. Genau wie die Jugendlichen im Publikum bin ich beeindruckt von dieser kleinen flitzenden Kugel und möchte mehr darüber erfahren. Wie kamen sie auf diese Idee? Wie haben sie die Kugel gebaut? Und warum haben sie gleich zwei davon, eine große und eine kleine? Also bitte ich die beiden zum Interview, um all meine Fragen zu beantworten.

Erzählt mal, wie ist euch die Idee zu dem Kugelroboter gekommen?

Jonas: Ich habe mal im Unterricht mit einer fast leeren Wasserflasche gespielt. Dabei ist mir aufgefallen, dass das Wasser die Flasche mitbewegt, wenn man sie auf der Seite rollt. Erst wenn das Wasser wieder im Ruhezustand ist, bewegt sich auch die Flasche nicht mehr. Dabei wird die Schwerkraft ausgenutzt, denn das sich bewegende Wasser verlagert den Schwerpunkt der Flasche und erzeugt so ein Drehmoment.

Die Idee einen Roboter zu bauen kam mir dann bei den Hackdays 2018 von Make Your School. Dieser Roboter sollte das Prinzip der fast leeren Wasserflasche ausnutzen. Andere fanden diese Idee auch cool und wir waren dann während der dreitägigen Hackdays zu viert und haben im Team den Roboter gebaut.

Moritz: Der Roboter ist ein Kugelroboter. Durch diese besondere Form kann er sich theoretisch in jede Richtung bewegen. Wir haben bei den Hackdays einen Calliope Mini zur Steuerung verwendet. Dieser gibt einen Impuls an einen Motor weiter, dieser hebt ein Gewicht, das ebenfalls im Inneren der Kugel liegt, nach oben. Durch die Gewichtsverlagerung erzeugen wir ein Drehmoment. Durch die Schwerkraft bewegt sich die Kugel so weit, bis das Gewicht wieder unten in der Kugel ist. So rollt die Kugel nach vorne – genauso, wie das Wasser in der Flasche.

Ihr habt mittlerweile aber nicht nur einen Kugelroboter gebaut, sondern auch einen zweiten. Wie kam es dazu?

Jonas: Unser erster Prototyp, den wir während der Hackdays gebaut haben, beweist, dass das Fortbewegungskonzept funktioniert. Allerdings konnte der Kugelroboter erstmal nur geradeaus fahren. Wir haben dann zu zweit einen weiteren Prototyp gebaut, aber außerhalb der Schule, in unserer Freizeit.

Der zweite Kugelroboter kann besser navigieren, weil er mit zwei Motoren arbeitet. Zwei Bleigewichte sind mit zwei Motoren verbunden. Wird ein Gewicht weiter nach oben angehoben als das andere, verlagert sich der Schwerpunkt zur Seite und die Kugel rollt nach links oder rechts. Das wird möglich, weil die Motoren an einer Stange befestigt sind, die in der Mitte durch ein Kugellager verbunden ist. So können die Motoren individuell angesteuert werden.

Moritz: Wir haben außerdem eine 360-Grad-Kamera in die Kugel eingebaut. Sie hängt an einem freihängenden Pendel, sodass sie beinahe ohne Wackeln die Umwelt filmen kann. So kann man die Welt aus der Sicht des Roboters sehen, oder aus der Perspektive eines kleinen Tieres. Dieses Video kann man dann auch über eine VR-Brille ansehen.

In dem zweiten Kugelroboter sind ein Arduino UNO, ein Bluetooth-Modul, ein Motorshield und zwei Getriebemotoren verbaut. Gesteuert wird er über eine App.

Der erste Prototyp des Kugelroboters entstand bei den Hackdays 2018.

Wie ging es nach den Hackdays für euch und den Kugelroboter weiter?

Moritz: Wir haben uns mit dem zweiten Kugelroboter bei „Jugend forscht“ beworben und sind im März 2019 zum Landeswettbewerb für Mecklenburg-Vorpommern nach Rostock gefahren. Dort haben wir in der Sparte Technik den zweiten Preis gewonnen.

Wie war das, bei „Jugend forscht“ mitzumachen?

Jonas: Das war ziemlich spannend. Wir haben dort viele interessante Leute getroffen und coole Projekte gesehen. Wir konnten uns mit Gleichgesinnten austauschen und haben neue Ideen für die Verwendung unseres Roboters entwickelt.

Welche Verwendung zum Beispiel?

Jonas: Der Kugelroboter könnte sich zum Beispiel sehr gut auf dem Meeresgrund oder auf dem Mond fortbewegen. Durch die Kugelform kann er Druck gut gleichermaßen verteilen. Der Wasserdruck wäre also kein Problem, solange die Kugel dicht ist. Schwerkraft ist auch auf dem Meeresgrund vorhanden, deshalb kann er dort auch fahren. Auf dem Mond sind natürlich andere Bedingungen, aber man kann den Kugelroboter sehr gut an unterschiedliche Anforderungen anpassen.

Moritz: Es ist auch möglich zum Beispiel ein Schaufelrad anzubringen, um den Roboter auf dem Wasser fahren zu lassen.

Wer hat euch bei der Weiterentwicklung unterstützt?

Jonas: Herr Dr. Kappler, unser Lehrer, hat uns nach den Hackdays im Juni 2018 ermutigt den ersten Prototypen weiterzuentwickeln. Er hat uns auch dabei geholfen, die für den zweiten Kugelroboter notwendigen Materialien zu besorgen. Das war eine große Hilfe.

Wie geht es jetzt weiter, was sind eure Pläne?

Jonas: Es gibt ein paar Interessenten an unserem Konzept. Wir würden den Kugelroboter auch gerne noch weiterentwickeln. Die Lenkung könnte zum Beispiel noch verbessert werden. Dafür bräuchten wir aber noch etwas Unterstützung, wenn es ans Programmieren geht.

Moritz: Zurzeit arbeiten wir mit den Kenntnissen, die wir in der Schule erworben haben oder die wir uns selbst in unserer Freizeit beigebracht haben. Wir bleiben in jeden Fall dran!

Zwei Jungs halten je eine durchsichtige Kugel in die Kamera. Darin erkennt man viele Kabel und technische Bauteile.
Jonas Eckhardt und Moritz Erdmann besuchen die 10. Klasse des Albert-Einstein-Gymnasiums in Neubrandenburg.

 

ist für die Pressearbeit und Projektkommunikation zuständig. Zu ihren Aufgaben gehören die Redaktion der Webseite, der Versand des Newsletters und die Betreuung der Social-Media-Kanäle. Außerdem ist sie die Ansprechpartnerin für Presseanfragen und unterstützt die Lehrkräfte bei der Kommunikation ihrer Hackdays.

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