Kein Reifen, kein Problem: James Bruton fährt auf einer Kugel
Der britische Tüftler und YouTuber James Bruton hat ein elektrisches Bike gebaut, das sich auf einer roten Zirkuskugel balanciert und in jede Richtung bewegen kann. Was wie ein Gag klingt, steckt voller ernsthafter Ingenieursarbeit.
James Bruton ist in der Maker-Szene kein Unbekannter. Der britische Ingenieur und ehemalige Spielzeugdesigner hat sich einen Namen damit gemacht, die Grenzen der Robotik und Fortbewegung mit unkonventionellen Ideen auszuloten. Seine jüngste Konstruktion stellt alles Bisherige in den Schatten: ein elektrisch angetriebenes Bike, das auf nur einer einzigen Kugel fährt.
Es sieht spektakulär aus und fordert Physik, Elektronik und Fahrer gleichermaßen heraus.
Von zwei zu einer Kugel
Bereits vor einem Jahr überraschte Bruton mit einem Fahrzeug, das statt Rädern zwei große Kugeln nutzte. Nun geht er einen Schritt weiter: Das neue Modell balanciert auf nur einer etwa 60 Zentimeter großen Kugel, auf der ein Aluminiumrahmen mit Sitz und Technik thront. Ein YouTube‑Video zeigt, dass die Konstruktion tatsächlich stabil genug ist, um einen erwachsenen Fahrer zu tragen.
Der komplette Antrieb sitzt oberhalb der Kugel. Drei vertikal montierte omnidirektionale Räder bilden ein gleichseitiges Dreieck und drücken von oben gegen die Kugel. Jeder der drei Antriebe wird von einem ODrive-S1-Controller (ein hochpräzises Steuergerät für bürstenlose Elektromotoren) mit rund 2 kW Leistung betrieben. Durch unterschiedliche Drehzahlen bewegen sie die Kugel nach vorn, hinten oder seitwärts. Das Prinzip ähnelt robotischer Antriebstechnik, nur in einer weit größeren, heikleren Variante.
Der schwierigste Teil: stabil bleiben in zwei Achsen
Anders als das Vorgängermodell mit zwei Kugeln muss das Ein‑Kugel‑Bike gleichzeitig in Längs- und Querrichtung stabilisiert werden. Das macht es deutlich komplexer als übliche Balancing-Fahrzeuge wie Segways, die nur in einer Achse korrigieren. Ein zentraler Mikrocontroller (Teensy 4.1) liest dazu ständig Neigungsdaten eines Bewegungsensors (BNO086) aus. Ein präziser Regelalgorithmus (PID-Regler) steuert die Motoren und führt Korrekturen im Millisekundenbereich durch, um Stürze zu verhindern.
Quelle: James Bruton / YouTube
Die Energie liefern sechs 6S‑Lithium‑Polymer‑Akkus, die zusammen eine Systemspannung von 50 Volt erzeugen. Der Rahmen und viele Bauteile stammen aus dem 3D‑Drucker.
Theoretisch elegant, praktisch extrem anspruchsvoll
Auf dem Papier wirkt die Lenkung logisch: Soll das Bike geradeaus fahren, rotiert das nach vorn gerichtete Omni‑Wheel stärker, während die beiden seitlichen Räder mit reduzierter Leistung laufen. Für Richtungswechsel werden diese Verhältnisse variiert. Doch Lenken ist in der Praxis alles andere als intuitiv.
Beim Zwei‑Kugel‑Bike konnte Bruton die Kugeln gegeneinander antreiben. Das neue Modell hat diesen Vorteil nicht: Eine einzige Kugel lässt sich nicht einfach differenziell ansteuern.
Bruton fand deshalb eine ungewöhnliche Notlösung: einen seitlich ausfahrbaren Flügel aus Holzstab und Schaumstoff. Hält er diesen in den Fahrtwind, erzeugt der Luftwiderstand eine Drehung des Fahrzeugs. Eine provisorische, aber funktionierende Lösung, die zeigt, wie weit die Konstruktion von einer alltagstauglichen Lenkung entfernt ist.
Räder von der Stange? Keine Chance
Die omnidirektionalen Räder selbst stellten eine weitere Hürde dar. Handelsübliche Modelle hielten den auftretenden Kräften und der Reibung nicht stand.
Bruton entwickelte daher eigene Räder mit Aluminiumkern und je 36 passiven Rollen (18 pro Reihe). Zusätzlich enthält jedes dieser Räder jedoch eine Vielzahl kleinerer Laufrollen mit eigenen Lagern, sodass die Gesamtzahl dieser Mini‑Rollenelemente im gesamten Dreirad‑System bei 216 liegt. So laufen sie reibungsarm und blockieren auch unter hoher Belastung nicht.
Quelle: James Bruton / YouTube
Ähnlich experimentell zeigte sich die Elektronik: In der Turnhalle sorgte statische Aufladung – verursacht durch die Reibung zwischen Kugel und Boden – dafür, dass die Steuerung teilweise ausfiel. Bruton untersucht bereits Gegenmaßnahmen.
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