Neuer Dreh mit Kugelmotor

News: Neuer Dreh mit Kugelmotor

Motoren gibt es in den verschiedensten Ausführungen: Manche heben tonnenschwere Lasten und bewegen Häuser, andere sind so klein, dass sie nur unter dem Mikroskop sichtbar sind. Eines haben aber die meisten Antriebe gemeinsam: Sie bewegen sich oft recht eingeschränkt - meist handelt es sich lediglich um eine Drehbewegung einer Achse. Nun haben Ingenieure in den USA einen kugelförmigen Motor gebaut, der sich in allen drei Dimensionen beliebig drehen kann.

Wenn sich in der Technik etwas bewegt, ist meist ein Motor im Spiel. Er dreht, schiebt, zieht und windet – kaum eine andere technische Errungenschaft vollbringt solche Kraftakte wie er. Bislang arbeiten Motoren jedoch in aller Regel eindimensional, das heißt, ihre feste Achse dreht nur mit oder gegen den Uhrzeigersinn. Für viele Anwendungen wäre aber etwas mehr Bewegungsfreiheit wünschenswert. Ein Motor für alle drei Dimensionen muss also her.

Gregory Chirikjian und David Stein von der Johns Hopkins University entwickelten nun einen kugelförmigen Motor, der in alle Richtungen rotieren kann. Der Prototyp besteht aus einer Hohlkugel, in deren Innerem 80 Permanentmagneten in einem ganz bestimmten Muster angeordnet sind. Die Kugel liegt in einer Schale, die mit 16 kreisförmigen Elektromagneten ausgestattet ist. Wenn die Forscher nun zwei oder mehr Elektromagneten einschalten, so ziehen sie bestimmte Permanentmagneten in der Kugel an, wodurch sich diese bewegt. Ein Computer steuert die Elektromagneten derart an, dass eine präzise Drehung in eine Richtung erfolgt. Je nach Vorgabe lässt sich so der Ball in der Schüssel in jede beliebige Richtung drehen.

Die Idee des Kugelmotors ist zwar eigentlich nicht neu, aber Chirikjian und Stein meinen, dass ihr Motor älteren Modellen überlegen ist, weil er eine wesentlich größere Bewegungsfreiheit besitzt. Außerdem wollen die Ingenieure ihren Motor weiter verbessern, sodass er bald konventionelle Motoren in Roboterarmen ersetzt, die jetzt für dessen dreidimensionale Bewegung sorgen. Der Vorteil ist, dass sich Gelenke einsparen lassen und so Gewicht reduziert wird, was wiederum die Steuerung eines Arms präziser macht. Ein kugelförmiger Motor ist schließlich auch ähnlich flexibel wie das menschliche Schultergelenk und bietet dem Roboterarm sehr viel Freiheit in der Bewegung.

Der Motor ließe sich, nach Meinung der Ingenieure auch einfach umdrehen und als dreidimensionales Rad benutzen, das in jede Richtung rollen kann. Zu guter Letzt halten die Erfinder selbst eine Computermaus mit Antrieb für denkbar. Ideen zur Anwendung der neuen Technik gibt es also zur Genüge.

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