19. Juni 2016

Das unfahrbare Fahrrad

Gestern Tag der Wissenschaft auf dem Campus der Uni Stuttgart. Ein Team des IST hat ein Fahrrad vorgestellt, dass man wirklich nicht fahren kann. 

Die Aufgabenstellung ist rein wissenschaftlicher Natur. Zum Spaß ist es nicht, aber es geht auch nicht um ein Fahrrad, sondern um Robuste Regelung.

Das Vorderrad steht fest. Der Lenker lenkt das Hinterrad. Die Kette läuft zur Nabe des Vorderrads und treibt es an. Die Lenkerbewegungen werden über einen Achter mit Kettenelementen und Zahnkränzen aufs Hinterrad übertragen.

Man könnte auch sagen: Der Rahmen ist umgedreht, der Sattel steckt dort, wo sonst der Lenker ist, und der Lenker dort, wo sonst der Sattel ist. Demzufolge sind die Pedale auch recht weit vorn, was das Treten der Pedale zusätzlich ungewohnt macht. Den Platz braucht man aber auch, damit sich das Hinterrad drehen kann.

Nur kann man damit überhaupt nicht fahren. Es geht einfach nicht. Wenn man mit den Füßen nebenher läuft und man langsam und konzentriert unterwegs ist, schafft man es, dorthin zu lenken, wo man hinwill. Doch scheint das Hinterrad eigenwillig zu sein. Und man kann das Fahrrad nicht ausbalancieren. Es ist absolut unmöglich, mit Lenkerbewegungen die Schwankungen auszugleichen. Bergab soll es besser gehen, weil die Geschwindigkeit stabilisiert. (Man sollte dann bloß keinen Fehler machen), bergauf geht es nicht. Mit Treppeln überhaupt nicht.

Auch mit viel Übung nicht. Das Gehirn des Menschen adaptiert das nicht so schnell, wie es gewöhnlich Ungewohntes adaptiert, vielleicht überhaupt nicht.

Die Erklärung der jungen Wissenschaftler habe ich nicht verstanden. Meine Zurechtlegung: Wie man auf der linken Seite des Fotos ganz oben sieht, hat die Stellung des Hinterrads keinen parallelen Bezug zur Stellung des Lenkers. Lenke ich rechts, fährt es links aus und schiebt einen um die Kurve. Drehpunkt ist dabei die Vorderachse. Die Kurve kriege ich damit hin, aber die Balance nicht. Mein Körper rechnet mit etwas anderem als das Hinterrad macht und balanciert relativ zum Lenker dann eben falsch aus.  (Kann aber auch sein, dass diese, meine Erklärung grottenfalsch ist. Wenn also jemand eine andere hat, dann nehme ich sie gerne.)

Die Studenten des IST Instituts für Systemtheorie und Regulationstechnik sollen nun genau dieses Fahrrad als selbstfahrendes Fahrrad entwickeln. Und das ist nicht banal, auch wenn die Konstruktion ganz einfach aussieht.



Kommentare:

  1. Ich bin da jetzt kein Experte, ich hab bisher nur Räder gebaut, die richtig herum sind, aber: Könnte sein, dass es bei der Balance auch mit am Vorlauf der Gabel liegt, der jetzt quasi falschherum ist (gegen die Fahrtrichtung, und damit ein Nachlauf). Ich frage mich, ob sie es schon mal mit umgedrehter Gabel probiert haben (um 180° gedreht eingebaut). Vermutlich ist auch einfach die Geometrie des Rahmens (alle Winkel sind falsch herum) nicht geeignet, die Balance zu halten.

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    1. Das Hinterrad lenkt immer im Nachlauf, egal wie rum die Gabel ist, denke ich. (Weiß ich aber nicht.) Ich denke mir, es liegt daran, dass die natürliche Balancebewegung nicht klappt. Man kippt leicht nach rechts und lenkt den Lenker leicht nach rechts. Ist die Lenkung aber am Hinterrad, schlägt das Rad nach links aus. Folglich kippt man weiter nach rechts, das Rad fängt das nicht ab. Und der Körper (das Gleichgewichtsorgan im Gehrirn) rafft das einfach nicht.

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  2. Auch spannend, ein Fahrrad, das nach links fährt, wenn man nach rechts lenkt: https://www.youtube.com/watch?v=MFzDaBzBlL0

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    1. Sehr schön. Auch da kann man nicht balancieren, weil man automatisch in die Richtung lenkt, in die man kippt. Das Rad geht aber in die andere Richtung und fängt das Kippen nicht ab. Die Frage ist, ob man, wenn man von klein auf so ein Fahrrad fährt, das Gehirn es schafft, die Balance zu finden. Eine offene Frage.

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    2. Wieso eine offene Frage? Man sieht doch in dem Video, dass er es nach einiger Zeit schafft, das Fahrrad zu fahren und kann dann dafür kurzzeitig kein normales Fahrrad mehr fahren.

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    3. Stimmt. Habe nicht genau genug geguckt.

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  3. Wenn ein normales Rad nach rechts kippt, würde man nach rechts lenken, um dies auszugleichen, denn dann wird das Untere des Rades nach rechts geschoben und so wieder ausbalanciert.
    Wenn man bei diesem Rad aber nach rechts lenkt, dreht sich das Hinterrad aber gegen den Uhrzeigersinn, weil man sonst nach links fahren würde. D.h. das Fahrrad schert hinten nach links aus, damit man insgesamt nach rechts fährt. Dadurch wird aber beim Rechtskippen mit Rechtsdagegenlenken das Untere des Rades nach links geschoben und das Kippen unterstützt.
    Die Hinterradlenkung ist das Problem.

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