Kombination aus bürstenlosem DC-Motor und Keramikgetriebe sorgt für den Antrieb Ein Rollstuhl für alle Fälle – KEM
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Ein Rollstuhl für alle Fälle

Kombination aus bürstenlosem DC-Motor und Keramikgetriebe sorgt für den Antrieb
Ein Rollstuhl für alle Fälle

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Studierende der ETH Zürich haben einen Rollstuhl entwickelt, der Treppen steigen kann. Angetrieben wird er von bürstenlosen Maxon-DC-Motoren mit einem Durchmesser von 60 mm. Die Elektromotoren sind mit Planetengetrieben verbunden, die spezifisch mit Keramikkomponenten bestückt sind. Für die perfekte Ansteuerung sorgt u. a. das Controller-Modul Epos2 70/10.

Stefan Roschi, Redakteur, Maxon, Sachseln, Schweiz

Testfahrer Raffael lächelt. Er darf als erste gehbehinderte Person mit dem Scalevo-Rollstuhl eine Treppe hochfahren – rückwärts auf zwei Raupen. Fast wie schweben. Oben angekommen, geht es auf zwei Rädern weiter, selbstbalancierend. Der Rollstuhl ist ein Prototyp der ETH Zürich und bisher nicht auf dem Markt erhältlich – leider. Denn für viele Gehbehinderte ist der Alltag immer noch voller Einschränkungen. Absätze und Treppen müssen sie meistens umfahren.
Zehn Schweizer Studierende wollen das ändern. In Zukunft soll kein Hindernis mehr die Bewegungsfreiheit von Rollstuhlfahrern einschränken. Die angehenden Ingenieure haben einen neuen Typ Rollstuhl entwickelt und dafür nur ein Jahr benötigt. Eine Meisterleistung, die praktisch jede freie Minute der Studierenden in Anspruch genommen hat. Doch der Aufwand hat sich gelohnt. Die ersten Feedbacks von gehbehinderten Menschen weltweit sind positiv „und viele Leute möchten unseren Rollstuhl schon jetzt kaufen“, sagt der Maschineningenieur Carlos Gomes.
Rollstuhl vereint zwei Fortbewegungsprinzipien
Eigentlich wollten Gomes und seine Kollegen nur einen Roboter bauen, der Treppen steigen kann. Doch ihr Professor ermutigte sie, noch einen Schritt weiter zu gehen. Und so begannen acht Ingenieure der ETH Zürich im Sommer 2014 mit der Entwicklung eines treppensteigenden Rollstuhls. Dieser sollte wendig sein, einfach zu bedienen – und vor allem sicher. Zudem gut aussehen. Also holte das Team Verstärkung: zwei Industriedesign-Studierende der Zürcher Hochschule der Künste. Und dann legten sie los.
Das Grundprinzip war schnell gefunden. Der Rollstuhl sollte im Normalbetrieb auf zwei Rädern fahren, wie ein Segway. Die Treppen wollte man dagegen mit Raupen überwinden, die sich ein- und ausfahren lassen. Scalevo, so der Name des Rollstuhls, vereint zwei Fortbewegungsprinzipien auf sich: ein Hybridstuhl sozusagen.
Der praktische Test
Am Ende sieht das so aus: Der Rollstuhlfahrer nähert sich einer Treppe und wählt mittels Touchscreen die entsprechende Funktion. Der Stuhl misst über Sensoren und Kameras die Neigung der Treppe und fährt diese automatisch rückwärts an. Die Raupen senken sich. Sie beginnen zu drehen und fahren die Treppe hoch. Tempo: eine Stufe pro Sekunde. Der Fahrer bleibt derweil immer in gerader Position. Sobald die Sensoren das Ende der Treppe erkennen, fahren Stützräder aus. So kann der Stuhl nicht kippen. Danach heben sich die Raupen, und der Stuhl ist erneut auf zwei Rädern unterwegs.
Die Räder und ebenso die Raupen sind mit zwei Maxon-Elektromotoren versehen, die als Antriebe funktionieren. Zum Einsatz kommen bürstenlose DC-Motoren in Kombination mit Keramikgetrieben. Auf Keramik setzt man immer dann, wenn auf die Bauteile hohe Kräfte wirken, die Getriebe aber trotzdem lange halten sollen. Gomes und sein Team sind begeistert von den Antrieben, die der Hersteller ihnen zur Verfügung gestellt hat: „Die Motoren-Getriebe-Kombination ist stark, präzise, leise und mit je 3,2 Kilogramm relativ leicht. Die Maxon-Ingenieure haben uns zudem kompetent beraten, und der Support war herausragend.“
Der Schlüssel zum Erfolg
Die Studierenden sind mit ihrer Arbeit vollends zufrieden. „Gute Teamarbeit war der Schlüssel zum Erfolg“, sagt Gomes. Zudem hätten sie viele Hinweise von Menschen mit einer Gehbehinderung übernommen, beispielsweise einen Gurt eingebaut oder den Sitz leicht nach hinten geneigt, damit der Fahrer nicht nach vorn rutscht. „Uns wären solche Punkte gar nicht eingefallen.“
Auf zum Wettkampf
Schluss ist trotzdem nicht, auch wenn das Projekt eigentlich abgeschlossen wäre. Denn die Ingenieure wollen im Oktober 2016 mit ihrem Scalevo-Rollstuhl am Cybathlon in Zürich teilnehmen. Das ist ein Wettkampf, bei dem Menschen mit Behinderungen gegeneinander antreten. Technische Hilfsmittel sind erlaubt, ja erwünscht. Denn der Anlass soll Forscher und Ingenieure motivieren, bessere Rollstühle, Prothesen und andere Hilfsmittel zu erfinden.
Eine Vision für die Zukunft
Für das Scalevo-Team ist klar: Sie wollen den Cybathlon in ihrer Kategorie (Rollstuhl) gewinnen. Dafür müssen noch Anpassungen an ihrem Gerät vorgenommen werden. Danach ist alles möglich. Vielleicht gründen die jungen Tüftler ein Start-up, wer weiß? Die Idee ist jedenfalls da. Und dann könnte der neue Rollstuhl mit seiner eingebauten Raupe bald auf dem Markt erhältlich sein. Kein großes Staunen mehr. Stattdessen wäre es normal, wenn Rollstuhlfahrer Treppen ganz natürlich hoch- und herunterfahren. I

Info & Kontakt

40188916

Maxon Motor GmbH, München
Tel.: +49 89 420493-0
Hannover Messe: Halle 15, Stand D05
Detaillierte Informationen zu Antrieben für die Medizintechnikindustrie: tt1p.de/bhuj

Cybathlon 2016
Der Cybathlon ist ein sportlicher Wettkampf gepaart mit Spitzentechnologie. Parathleten treten in sechs Disziplinen gegeneinander an. Es gibt u. a. einen Parcours für motorisierte Rollstühle und für Athleten mit aktiven Beinprothesen. Was an den Paralympics nicht erlaubt ist, ist beim Cybathlon sogar erwünscht: modernste Technik. Der Cybathlon ist ein Projekt der ETH Zürich und wird am 8. Oktober 2016 zum ersten Mal stattfinden. Bisher haben sich über 50 Teams angemeldet, hauptsächlich aus Forschungseinrichtungen.
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