„Jugend forscht“: Sonderpreis Mobilfunk für Neuburger Valentin Stümpert – ein ultramobiler Hilfsroboter

Valentin Stümpert mit seinem „Ladybug“.
Foto: BITBURGER BRAUGRUPPE GmbH

Neuburg – Eine Drohne bauen, die sich sowohl am Boden als auch in der Luft fortbewegen und über Funk ferngesteuert werden kann – dieses ambitionierte Ziel setzt sich der 16-jährige Valentin Stümpert aus Neuburg am Rhein.

Den Bodenroboter hat er bereits konstruiert und erhielt dafür beim Landeswettbewerb „Jugend forscht“ in Rheinland-Pfalz den „Sonderpreis Mobilfunk“.

Roboter sind Grenzgänger zwischen der realen und der virtuellen Welt – das hat den 16-jährigen Valentin Stümpert aus Neuburg am Rhein schon immer fasziniert. Außerdem ist der Schüler, der das Heinrich-Heine-Gymnasium in Kaiserslautern besucht, ein passionierter Computerspieler.

Besonders haben es ihm die Aufklärungsdrohnen in einigen dieser Spiele angetan. Es wäre eine reizvolle Herausforderung, selbst so eine Aufklärungsdrohne zu konstruieren, überlegte er sich. Dabei hat er ganz konkrete Vorstellungen: „Ich möchte mit einem modularen Hybriden aus Quadrokopter und Hexapod eine ultramobile Drohne bauen, die sich sowohl am Boden als auch in der Luft fortbewegen kann“, so Valentin. Quadrokopter sind Mini-Hubschrauber, die sich über

Funk steuern lassen. Als Hexapod bezeichnet man einen kleinen Bewegungsroboter mit sechs Antriebselementen.

Kombilösung aus zwei Funkmodulen

Mit dem Bau eines Hexapods hat der technikbegeisterte junge Mann bereits ein Etappenziel erreicht. Bei der Konzeption war ihm wichtig, dass die Drohne leicht, geländegängig und stabil ist und sich über Funk steuern lässt. Außerdem sollte sie modular aufgebaut sein, um das System später bei Bedarf erweitern zu können.

Mit „Ladybug“ überlegte sich der Schüler auch einen Namen für seinen Roboter. Der „Körper“ des Hexapods besteht aus einer Aluminiumplatte, die auf drei Achsen liegt. Als Beine konstruierte Valentin drei bewegliche Glieder, die über Scharniere miteinander verbunden sind. In den Beinen sind mehrere Servomotoren für den Antrieb des Hexapod verbaut, die Stromversorgung funktioniert über Akkus.

Herzstück des „Ladybug“ ist ein Raspberry Pi, ein Einplatinenrechner mit insgesamt 26 Signalein- und -ausgängen. Für die Funkverbindung nutzte Valentin eine Kombination aus einem USB-WLAN-Empfänger und einem Radiofrequenz-Funkmodul (RF), wie es üblicherweise bei der Fernbedienung von Modellflugzeugen zum Einsatz kommt.

„WLAN hat den Vorteil, dass man damit Bilder übertragen kann, allerdings ist seine Reichweite begrenzt. Daher habe ich zusätzlich das RF-Funkmodul integriert“, erklärt der Schüler.

Offen für unterschiedlichste Anwendungen

Aktuell baut Valentin die Fernbedienung. Sie besteht aus einem weiteren Raspberry Pi, das mit dem Hexapod über Funk kommuniziert. Wie bei einer Spielkonsole möchte er links und rechts zwei Joysticks anbringen, um die Bewegungen zu steuern. In der Mitte wird ein Bildschirm platziert, auf den die Aufnahmen der Drohne übertragen werden.

Die Funkverbindung funktioniert bereits: Zwar kann sich der Prototyp der Drohne noch nicht selbstständig fortbewegen, die Bewegungsabläufe lassen sich jedoch schon über den Raspberry Pi für die Fernbedienung steuern.

Bis das endgültige Ziel – ein vollständiger Quadrokopter-Hexapod-Hybrid – erreicht ist, gibt es für den jungen Tüftler noch viel zu tun: Um den Roboter flugtauglich zu machen, muss der Aufbau der Drohne erweitert und zusätzliche Sensorik integriert werden.

Wenn alles funktioniert, könnte sich der fertige „Ladybug“ im Haushalt nützlich machen, beispielsweise zum Gießen von Pflanzen oder zum Streuen von Salz im Winter. „Da der Raspberry Pi ein sehr offenes System ist, gibt es unzählige Anwendungsmöglichkeiten“, so Valentin. Der Schüler überlegt daher, seine Entwicklung in ein Open-Source-Projekt zu verwandeln, sodass auch andere Robotik-Begeisterte ihre Ideen einbringen können. (red)