Maxon Motor

Dieses Steuergerät setzt auf eine eher ungewöhnliche Technik der Bewegungsübertragung – die Kunst des Faltens. - Bild: Maxon Motor

In der Welt der Technik werden bewegliche Bauteile und Verbindungen auf unterschiedlichste Weise realisiert. In Motoren und Getrieben beispielsweise kommen Kugellager und Zahnräder zum Einsatz, im Haushalt trifft man viele Scharniere und Schraubgelenke. Zwei junge Ingenieure der Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) setzten auf eine eher ungewöhnliche Technik der Bewegungsübertragung – die Kunst des Faltens.

Tatsächlich erinnern ihre filigranen Steuergeräte an eine Mischung aus Origami und Elektronik. "Foldaway" heißen diese Interfaces. Das Prinzip ähnelt einem Trackpoint in Notebooks, also jenem Knopf in der Mitte der Tastatur, mit dem sich der Mauszeiger mit der Fingerkuppe steuern lässt. Auch Foldaway ist – wie beispielsweise eine Maus oder ein Joystick – ein Steuergerät. Aber es kann einiges mehr.

Mini-Joystick einfach zusammenfalten

"Portable haptic interface" – so bezeichnen Stefano Mintchev und Marco Salerno ihre Entwicklung, die sie künftig mit ihrem Startup-Unternehmen "Foldaway Haptics" vertreiben wollen. Und damit sind bereits zwei wichtige Stichworte gefallen: portabel und haptisch. Portabel wird das Interface durch die erwähnte Origami-Technik. Der aus karbonfasern oder anderen Verbundmaterialien hergestellte Mini-Joystick lässt sich einfach im Gehäuse verstauen – eben indem er zusammengefaltet wird.

Haptisch wird das Gerät durch seine Fähigkeit, dem Benutzer ein Feedback zu geben. Man kennt das Prinzip beispielsweise als Vibrationsfeedback von den Controllern einer Spielkonsole. Ein Foldaway-Interface ist ebenfalls in der Lage, dem Benutzer eine haptische Rückmeldung zu geben. Neben Vibrationen kann das Interface auch die Intensität von Kräften übertragen. Doch wozu soll das gut sein?

Maxon Motor, Foldaway Haptics
"Portable haptic interface" – so bezeichnen Stefano Mintchev und Marco Salerno ihre Entwicklung, die sie künftig mit ihrem Startup-Unternehmen "Foldaway Haptics" vertreiben wollen. - Bild: Maxon Motor

Interface passt seine Steifigkeit an

Stefano Mintchev und Marco Salerno demonstrieren in ihrem Büro an der EPFL ein praktisches Beispiel. Auf dem Computerbildschirm ist ein anatomisches Bild eines menschlichen Torsos abgebildet. Der Nutzer kann nun mit einem Foldaway-Interface den Mauszeiger über das Bild bewegen. Der Clou dabei: Je nach Region, wo sich der Mauszeiger befindet, passt das Interface seine Steifigkeit an.

Fährt man beispielsweise über eine Rippe, lässt sich das Interface nicht mehr nach unten drücken. Fährt man dagegen über weiches Gewebe, gibt das Interface dem Druck des Fingers nach. Für die Kraftübertragung im Innern des Geräts sorgen drei winzige DCX-Motoren von Maxon. Der Schweizer Antriebsspezialist unterstützt das Foldaway-Projekt im Rahmen des Young Engineers Programm.

Steuereinheit für die Hosentasche

"Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine wird in Zukunft immer wichtiger und komplexer", sagt Stefano Mintchev. Der Tastsinn werde dabei eine zentrale Rolle spielen. Controller und Steuergeräte mit haptischen Feedback sind nichts Neues auf dem Markt. Was die Interfaces von Foldaway so speziell macht, ist ihre Kompaktheit und ihr geringes Gewicht.

Die flachen Steuereinheiten passen problemlos in eine Hosentasche und ebenso einfach lassen sie sich mit einem Computer oder Smartphone verbinden. Aktuell auf dem Markt erhältliche Steuergeräte mit einer Kraftrückkopplung seien teuer, relativ gross und umständlich zu transportieren, gibt Marco Salerno zu bedenken. Zwar gebe es auch kleinere Steuergeräte, diese aber beschränken sich meist auf ein simples Vibrationsfeedback.

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Professionelle Steuerung von Drohnen

Die beiden Ingenieure haben weitere konkrete Pläne, wie ihre Geräte künftig genutzt werden können – beispielsweise als professionelle Steuerung von Drohnen. Erfasst ein starker Windstoss die Drohne, ist diese Kraft direkt am Controller zu spüren. Der Drohnenpilot kann sich somit ein klareres Bild darüber machen, welchen Kräften das Flugobjekt ausgesetzt ist, und muss sich nicht allein auf optische Informationen verlassen. Auch für Anwendungen im Bereich der virtuellen Realität sehen Stefano Mintchev und Marco Salerno grosses Potenzial für ihre Steuerungen.

Durch den speziellen Herstellungsprozess – eine Kombination von dünnen Schichten aus verschiedenen Materialien – kann das System in verschiedenen Grössen und Formen gebaut werden. "Da die Montage automatisiert ist, wird es einfach sein, sie in Serie zu fertigen und die Kosten niedrig zu halten", sagt Stefano Mintchev. Bereits ist ein grösseres Publikum auf die kleinen Steuerungen aufmerksam geworden: Auf dem IEEE Haptics Symposium im März 2018 in San Francisco gewann das Unternehmen den Best Demonstration Award für eines ihrer Steuergeräte.