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Cebit 2012: Die drahtlose Fahrradbremse, ein Prototyp in besonderer Mission

24.02.2012
Noch bremsen über Funk verbundene Komponenten nur ein Fahrrad, bald schon sollen sie Züge über die Gleise lotsen.

Saarbrücker Informatiker arbeiten daher an mathematischen Methoden, um die Verlässlichkeit solcher Systeme automatisch zu überprüfen. Vom 6. bis zum 10. März präsentieren sie ihre Ergebnisse am saarländischen Forschungsstand (Halle 26, Stand F34) auf der Computermesse Cebit in Hannover.


Holger Hermanns, Informatik-Professor an der Universität des Saarlandes, hat die Sicherheit seiner drahtlosen Fahrradbremse mathematisch bewiesen. Foto: Angelika Klein

„Drahtlose Netzwerke funktionieren nie hundertprozentig, das ist technologisch bedingt“, erklärt Professor Holger Hermanns, der an der Saar-Uni den Lehrstuhl für Verlässliche Systeme und Software leitet und zusammen mit seiner Gruppe die drahtlose Fahrradbremse entwickelte. Dennoch werden immer mehr Systeme drahtlos realisiert, die, wie eine einfache Fahrradbremse, auf jeden Fall funktionieren müssen. „Konkrete Pläne existieren zum Beispiel für den künftigen Europäischen Zugverkehr“, berichtet Hermanns und führt weiter aus, dass Experimente mit Zügen und Flugzeugen viel zu aufwendig seien und bei Fehlfunktion sogar Menschen gefährden könnten.

Daher erforschen die Saar-Informatiker mathematische Methoden, die das Zusammenspiel der Komponenten automatisch überprüfen. „Die drahtlose Fahrradbremse bietet uns die notwendige Spielwiese, um diese Methoden für den Einsatz in weitaus komplexeren Systemen zu optimieren“, so Hermanns.

Für ihre drahtlose Fahrradbremse erweiterten die Informatiker Rechenverfahren, die sonst auch bei der Prüfung von Steuersystemen in chemischen Fabriken zum Einsatz kommen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die Bremse zu 99,9999999999997 Prozent zuverlässig sei. „Das bedeutet, dass drei aus einer Billiarde Bremsversuchen fehlschlagen“, erklärt Hermanns und fügt hinzu: „Das ist nicht perfekt, aber dennoch akzeptabel.“

Um zu bremsen, muss der Fahrradfahrer lediglich den rechten Gummigriff am Lenker fest umgreifen. Je stärker er greift, desto stärker bremst, wie von Geisterhand, die Scheibenbremse im Vorderrad. Möglich macht dies ein Zusammenspiel mehrerer elektronischer Komponenten. Im schwarzen Gummigriff ist ein Drucksensor integriert, der ab einem bestimmten Druck einen kleinen Sender aktiviert. Dieser sitzt in einem blauen Kunststoffkästchen von der Größe einer Zigarettenschachtel, das ebenfalls an der Lenkstange befestigt ist. Seine Funksignale gehen unter anderem an einen Empfänger am Ende der Radgabel. Er sorgt dafür, dass eine weitere Komponente das Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt, die letztendlich die Scheibenbremse greifen lässt. Den notwendigen Strom dazu stammt von einer Batterie, die ebenfalls an der Radgabel sitzt.

Mit der aktuellen Ausstattung schafft es das Fahrrad spätestens nach 250 Millisekunden zu bremsen, was bei einer Geschwindigkeit von 30 Kilometern pro Stunde einem Reaktionsweg von zwei Metern entspricht. Dabei wollen es die Forscher jedoch nicht belassen. „Es ist jetzt nicht mehr schwer, ein Antiblockiersystem und Antischlupfregelung zu integrieren. Das ist schnell gemacht.“

Die Arbeiten zu der drahtlosen Fahrradbremse finanziert die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereiches „Automatic Verification and Analysis of Complex Systems (AVACS). An ihm sind von der Universität des Saarlandes neben Holger Hermanns die Professoren Reinhard Wilhelm, Sebastian Hack, Jan Reineke und Bernd Finkbeiner sowie die Professorin Verena Wolf beteiligt. Am Saarbrücker Max-Planck-Institut für Informatik wirken die Professoren Kurt Mehlhorn und Christoph Weidenbach mit. Von den 2011 erneut bewilligten 8,7 Millionen Euro fließen 3,5 Millionen ins Saarland. Seit 2004 wurde der Sonderforschungsbereich insgesamt mit rund 26 Millionen Euro gefördert, rund 9,5 Millionen erhielten die Saarbrücker Informatikforscher.

Thorsten Mohr | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.avacs.org/
http://www.mpi-sws.org/~vahldiek/papers/wowmom.pdf
http://depend.cs.uni-saarland.de/

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