Perfekte Kombi: Bobby-Car und Hoverboard-Antrieb
Mit Hoverboards fährt kaum noch jemand – ihre Bestandteile vom Akku bis zum motorisierten Rad lassen sich aber prima in andere Gefährte wie Bobby-Cars einbauen.
- Philipp Kramer
Mit ein paar Dutzend defekter Hoverboards, die ich zufällig bekam, fing alles an. Die motorisierten Bretter mit zwei Rädern waren 2016 eine Zeit lang sehr beliebt, zeigten aber recht schnell ihre Schwächen und waren etwas später mit Suchbegriffen wie "Ersatzteilspender" oder "müsste mal geprüft werden" für unter 50 Euro zu bekommen. Besonders interessant sind hierbei die Akkus, Teile der Elektronik und die Räder mit eingebautem Motor, die sich in eigenen Projekten weiterverwenden lassen.
So kam ich über den Raddurchmesser auf eine Idee, denn die Räder von Bobby-Cars sind nur wenige Millimeter kleiner als die der Hoverboards. Kurz darauf nannte ich ein rotes Lauflernfahrzeug mein Eigen. Inzwischen fährt es tatsächlich motorisiert und war bereits auf der Maker Faire Ruhr 2019 zu sehen, wo es viele interessierte Blicke erntete. Neben dem Antrieb habe ich noch einiges umgebaut und auch für die Zukunft weitere Ideen.
Hoverboard-Firmware-Hack
Grundlage des Projekts ist der Hoverboard-Firmware-Hack von Nico Stute, Niklas Fauth und Rene Hopf, mit dem Hoverboard-Hardware in zahlreichen Gefährten zweitverwendet werden kann. Auch motorisierte Sessel und Transportroboter gibt es bereits. Der Hack basiert auf Reverse Engineering und einem Leak der vorinstallierten Firmware des STM32-Mikrocontrollers, der auf der Hoverboardplatine werkelt. Die Software ermöglicht auch eigene Erweiterungen, um zum Beispiel einen Nunchuk-Controller als Fernbedienung einzusetzen. Eine Einführung geben Jan Henrik Hemsing und Niklas Fauth im Vortrag "HowTo: Moving Objects" auf der GulaschProgrammierNacht 2018.
Dank des Hacks kann man das Mainboard mit den Electronic Speed Controllern (ESC) weiterverwenden, die die bürstenlosen Motoren in den Rädern steuern und für größere Projekte äußerst praktisch sind. Denn günstige ESCs reichen nur für den Modellbau, während leistungsstärkere ESCs deutlich teurer sind. Um die Motoren noch leiser und effizienter zu betreiben, gibt es auch einen Fork von Emanuel Feru, der die Firmware um Vektorregelung (engl. Field Oriented Control, FOC) erweitert.
Umbau
Da ich mir unsicher war, ob sich auf einem für Erwachsene doch eher unbequemen Bobby-Car Fahrspaß einstellen würde, habe ich mit dem Austausch der Hinterräder begonnen. Für Testfahrten sollte der Heckantrieb ausreichen. Die Achse der Räder muss man dafür, wie beim Hoverboard, durch je einen Halteblock an einer Grundplatte befestigen. Als Grundplatte habe ich eine kleine, stabile Aluminiumleiste genommen und mit einigen Kanthölzern fest im Inneren des Bobby-Cars montiert. Außerdem musste ich eine große Öffnung in den Rumpf des Fahrzeugs schneiden, um in dem Hohlraum die Elektronik unterzubringen. Die Mindestausstattung sind die Hoverboardplatine zum Betreiben der Motoren, ein Akku sowie die Verkabelung.
Nach den ersten Testfahrten war es allerdings schwierig, das Grinsen wieder aus dem Gesicht zu bekommen. Zur besseren Gewichtsverteilung und Lenkung ersetzte ich die Vorderräder ebenfalls durch die eines Hoverboards. Hier war allerdings ein Neubau der Achsschenkel nötig. Bereits die im Vergleich zum Original besseren Lager und Gummireifen lohnen den Aufwand. Dass das Fahrzeug dazu noch Allradantrieb bekommt, ist ein positiver Nebeneffekt.
Den Hebel zum Gasgeben habe ich zunächst mit einer analogen Schultertaste aus einem Xbox One Controller realisiert. Das darin verbaute Potentiometer wird als Spannungsteiler mit Masse und der 3,3-Volt-Logikspannung verbunden, die Spannung des Schleifkontaktes muss jeweils zu einem Analogeingang der beiden Mainboards geführt werden. Später habe ich den Gashebel durch einen Eigenbau mit Hallsensor ersetzt, da das Poti sich abnutzen kann und aufgrund der hohen Beschleunigung sehr feinfühlig bedient werden musste. Zurzeit ist die Xbox Schultertaste als Bremse konfiguriert. Ein weiterer Umbau ist die Verlängerung der Lenksäule auf Erwachsenengröße.
Erweiterungen
An diesem Punkt ist, dass das Bobby-Car nun fahrbereit, das Projekt aber noch lange nicht abgeschlossen. In Zukunft möchte ich jedes der vier Räder separat steuern und habe dazu einen weiteren Mikrocontroller, den STM32F103C8T6, auch bekannt als Blue Pill, eingebaut. Dieser besitzt mehrere serielle Schnittstellen, welche die Verbindung zu den Hoverboardplatinen herstellen. Mit dem so entstandenen zentralen Punkt zur Steuerung sollte es möglich sein, beispielsweise elektronisches Lenkdifferential und eine Fahrdynamikregelung einzubauen. Das Bobby-Car dient mir somit auch als Experimentierplattform für Elektromobilität. Eine detaillierte Dokumentation des Projekts mit vielen Fotos ist bereits auf meiner Website zu finden. Dort werde ich zudem zukünftige Erweiterungen und Erfahrungen veröffentlichen.
Fazit
Mit einer Maximalgeschwindigkeit von etwa 30 km/h kann hier am Ende nicht mehr von einem Kinderspielzeug die Rede sein. Für den besonderen Fahrspaß sorgt meiner Meinung nach die Beschleunigung, denn die Leistung von grob 2 kW muss erst einmal effektiv "auf die Straße" gebracht werden. Apropos Straße – wer jetzt glaubt ein E-Bobby-Car als Alltagserleichterung nutzen zu können, den muss ich leider enttäuschen. Das Fahren ist in Deutschland nur auf Privatgeländen legal, was aber keinesfalls weniger Freude bereitet. Gerade das Driften auf Hallenböden kann ich sehr empfehlen. (hch)
