Bron: www.engineersonline.nl
Kleine kinderen profiteren nog steeds van de uitvinding van Karl von Drais die op 12 juni 1817 de eerste langere tocht met zijn loopfiets maakte. Tweehonderd jaar later maken informatici van de Universität des Saarlandes de draisine ook aantrekkelijk voor volwassenen met een elektrische variant. Een e-loopfiets dus.
Als eerbewijs aan de uitvinder is het prototype nog steeds opgebouwd uit hout. Maar het voertuig heeft ook een elektromotor, batterij, sensoren en een minicomputer aan boord. Zodra de berijder zich met de benen afzet van de grond, schakelt de motor in en assisteert de draisinist hulp bij het voortbewegen.
Maar het is niet alleen uit de hand gelopen speelgoed. Met hun Draisine 200.0 testen de informatici ook hoe zinvol mathematische bewijzen zijn om onder andere de software van e-bikes veiliger te maken.
Elektrische loopfiets
Met hun fundamentele onderzoek willen de informatici de snel roeiende e-bike industrie helpen programmeerfouten te voorkomen die in andere takken van sport (zoel letterlijk als figuurlijk) voor krantenkoppen hebben gezorgd.
Als het de onderzoekers lukt de automatische verificatie van de software tot industriële norm te verheffen, zal zoiets als het dieselschandaal niet meer voorkomen. Althans, dat stellen de onderzoekers; tegen boze opzet valt weinig te doen.
In 2011 introduceerden de Saarlanders al een draadloze fietsrem. Ze bewezen de betrouwbaarheid van de radiografisch bediende rem met mathematische methoden, die ook bij besturingssystemen voor vliegtuigen of chemische fabrieken worden gebruikt.
Met de prijzen die de onderzoekers daarmee in de wacht sleepten, willen de informatici ook de software voor elektrische fietsen betrouwbaarder maken. Toen ze hoorden dat tweehonderd jaar geleden de eerste loopfiets zijn tweede eeuwfeest vierde, besloten ze het voertuig van Karl von Drais getrouw na te bouwen en van een elektrische aandrijving te voorzien.
Prototypes
Samen met een Belgische fietsenspecialist werd in enkele maanden tijd een prototype voor de Draisine 200.0 gebouwd. Ter ere van de uitvinder is zijn moderne opvolger geheel uit hout vervaardigd en wordt via een soort voetpedaal op het houten voorwiel geremd. In de naaf van het al even houten achterwiel bevindt zich een elektromotor van 200 W die wordt gevoed door een batterij van 750 g.
De elektromotor is met een kabel gekoppeld aan een minicomputer, die in het frame van het loopwiel zit en dat met behulp van een versnellingssensor bestuurt. Dat bleek toch uitermate moeilijk te zijn. Bij de conventionele elektrische fiets schakelt de motor in wanneer de pedalen bewegen. Maar de loopfiets heeft geen pedalen.
Het nauwkeurig bepalen wanneer de berijder het loopwiel in beweging zet, bleek een uitdaging en de nauwkeurige afstemming van de ontwikkelde besturingsservice bezorgde de informatici hoofdbrekens.
Hoofdbrekens
Ze merkten al snel dat het kleinste foutje al een drastische uitwerking had, Stel de berijder rijdt over een steentje heen. De sensoriek interpreteert dat als het aanzetten van het loopwiel en laat de elektromotor tot de maximale snelheid van 25 km/u versnellen.
De onderzoekers deden ontelbare testen om het euvel te verhelpen. Ze monteerden zelfs een camera aan het frame om met een video de correcte samenwerking tussen menselijke en elektrische aandrijving te verifiëren. Om de videobeelden te synchroniseren met de gemeten sensordata ontwikkelden ze ook een speciale klok met led’s die ze geautomatiseerd aflezen.
Maar al het werk loonde. Het derde prototype – minicomputer, batterij en versnellingssensor zijn inmiddels geheel geïntegreerd in het houten frame – laat zich niet meer door stoten van de wijs brengen.
Voor de onderzoekers is dit echter pas het begin. Ze gaan niet alleen de correctheid van de software verifiëren, ze willen ook mathematisch bewijzen dat de motor niet sneller gaat dan de toegestane maximum snelheid en dat de batterij niet overbelast wordt. Nu willen de informatici met het huidige prototype langere testritten gaan maken. Daar begon het tweehonderd jaar geleden immers ook mee.
Laat een reactie achter