Alles Gute zum 200. Geburtstag: Draisine als E-Bike

Am 12. Juni 1817 rollte Karl Drais zum ersten Mal auf zwei Rädern durch Mannheim. Auf einem hölzernen Gefährt, das das Pferd ersetzen sollte und die Fahrradrevolution anstieß.

Die E-Draisine zum 200. Geburtstag

Die Universität Saarland hat in einem Projekt die Original Laufmaschine nachgebaut, mit der Karl Drais einst den Zweirad-Reifen ins Rollen brachte. Genau wie beim Original sind Rahmen, Lenker, Sattel sowie Felgen und Speichen aus Holz. Dabei funktioniert die Laufmaschine in etwa wie ein Laufrad für Kinder; mit dem Unterschied, dass die Draisine noch über eine Art Bremspedal am Vorderrad verfügt. Doch 200 Jahre später ist die Technik weiter. Daher hat das Informatiker-Team der Uni den Nachbau des Ur-Modells mit Sensoren, Akku und E-Antrieb ausgestattet.

Draisine 200.0

Angetreten ist die Saar-Uni mit diesem Projekt, um mathematische Beweise zu testen, wie sich die Motorsteuerung besser programmieren lässt. Durch die Vermeidung von Programmierfehlern kann die e-Bike Antriebstechnik noch mal um ein entscheidendes Stück verbessert werden. Wie das auch bei holperiger, sporadischer Fortbewegung klappt, daran forscht Professor Hermann. Für die Umsetzung dieses Projekts bot sich daher die Draisine als Testobjekt an. Denn weil sich die Art der Fortbewegung vom Pedalieren beim echten Radfahren unterscheidet, war hier kreative Forschungsarbeit gefragt.

Während beim e-Bike Sensoren abfragen, ob, und wie schnell und stark sich die Pedale bewegen, existiert diese Option bei der Draisine nicht. Denn die Laufmaschine hat weder Pedale noch Kette. Um Schwung zu bekommen, stößt man sich mit beiden Füßen vom Boden ab. Diese Bewegung ist selten gleichmäßig. So kann es passieren, dass hier der Antrieb den Sprung vom Randstein als einen heftigen “Abstoß-Vorgang” interpretiert und – ungewollt – volle Unterstützung dazu gibt. Wie lässt sich also hier die richtige Einstellung der Motor-Software erreichen?

Sensoren und Software für die Laufmaschine

Für die Umsetzung wurde der Draisine-Nachbau mit Kameras und Sensoren bestückt. Dazu steckt im Hinterrad ein 200 Watt Heckantrieb. Ziel des Projekts ist es, zu erarbeiten auf welche Auslöser der Motor reagieren soll, und auf welche nicht. Diese Programmierung soll nach Ende der Testphase soweit verfeinert sein, dass der Antrieb automatisch zu keiner Zeit falsche Leistungsmengen beisteuert.

Projekt-Leiter Holger Hermanns, Professor für Informatik, will damit erreichen, dass durch einen mathematischen Beweis sicher gestellt ist, dass die Software korrekt läuft, der Motor wirklich bei der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abschaltet und der Akku nicht überlädt.

Diese Technik zu erarbeiten, war nicht einfach. Erst beim dritten Prototypen gelang die Ansteuerung des Motors richtig. Diese musste immer wieder an das Laufrad angepasst werden, da es sich in den ersten Version als zu instabil gezeigt hatte. Nun ist es aus mehrfach verleimten Vollholz gebaut und so robust, dass sich Professor Hermanns bald auf eine Elektro-Draisine Zweirad-Tour durchs Saarland begeben will.