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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Der Motor der Zukunft |
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| | | Bisher waren Motoren - unabhängig von Größe und Art des Antriebs - eine ziemlich eindimensionale Sache: Eine Achse dreht sich in eine Richtung. Zwei Ingenieure haben nun einen kugelförmigen Motor entwickelt, der dreidimensional rotieren kann. |
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Technische Kraftpakete |
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Wenn sich in der Technik etwas bewegt, ist meist ein Motor im Spiel. Er dreht, schiebt, zieht und windet - keine andere technische Errungenschaft vollbringt solche Kraftakte wie er. Inzwischen sind Motoren in fast jeder Größe zu bewundern, manche so klein, dass sie nur unter dem Mikroskop sichtbar sind.
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Bisher arbeiten Motoren jedoch in aller Regel eindimensional, das heißt, ihre feste Achse dreht sich nur mit oder gegen den Uhrzeigersinn. Für viele Anwendungen wäre aber etwas mehr Bewegungsfreiheit wünschenswert. Ein Motor für alle drei Dimensionen müsste her.
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Rotation in alle Richtungen |
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Gregory Chirikjian und David Stein, zwei Ingenieure von der US-amerikanischen Johns Hopkins University, entwickelten nun einen kugelförmigen Motor, der in alle Richtungen rotieren kann.
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Funktionsweise
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. |
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Links: Die Kugel ist im Inneren mit Permanentmagneten ausgekleidet.
Mitte: Elektromagneten, die ein Computer ansteuert, ziehen die Permanentmagneten an und bewegen so die Kugel in eine neue Position.
Rechts: Der komplette Motor, bestehend aus der mit Permanentmagneten bestückten Kugel und einem Sattel aus Elektromagneten.
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Vorteil: Größere Bewegungsfreiheit |
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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.
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Roboter mit Kugelmotor |
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Außerdem wollen die Ingenieure ihren Motor weiter verbessern, sodass er bald konventionelle Motoren in Roboterarmen ersetzt, die jetzt für dessen dreidimensionale Bewegung sorgen.
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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.
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Computermaus mit Antrieb? |
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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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01.01.2010 |
