rijdende robotbewaker elektrische vouwfiets

Eureka
tekst ir. jeroen akkermans en ing. paul schilperoord
De productontwerpen van morgen
RIJDENDE ROBOTBEWAKER
Verhogen videocamera’s op straat werkelijk de veiligheid of zijn ze vooral
een inbreuk op de privacy? Het blijft een moeilijk discussiepunt. Voor de
Amerikaanse start-up Knightscope uit Silicon Valley gaat het ophangen
van camera’s echter lang niet ver genoeg. Het bedrijf ontwikkelt een rijdende robotbewaker die effectiever en goedkoper werkt dan een menselijke beveiliger en continu een woud aan data verzamelt. Via de robot kan
de politie vanuit een controlekamer realtime meekijken.
Het huidige prototype van de K5 Autonomous Data Machine heeft wel
iets weg van R2-D2 uit de Star Wars-filmreeks. De robot is 1,5 m hoog
met een ronde, kogelvormige behuizing van 80 cm in doorsnee. Twee
ingebouwde wielen aan de zijkanten zorgen voor de elektrische aandrijving en besturing, en aan de voor- en achterkant zitten twee kleinere
steunwieltjes. Het complete gevaarte weegt 136 kg. In de robotbehuizing
is een hele reeks aan sensoren in te bouwen, die data verzamelen en
doorsturen naar de controlekamer.
Om te beginnen heeft de robot ingebouwde microfoons en een video
camera, die op hoge resolutie 360° rondom kan waarnemen. De software kan ook objecten herkennen en zo bijvoorbeeld kentekenplaten van
auto’s inlezen. In de toekomst moet daar gezichtsherkenning bij komen,
om bijvoorbeeld gezochte criminelen te kunnen herkennen. Een ingebouwd radarsysteem bepaalt de afstand, hoogte, richting en snelheid
van objecten en mensen. Daarnaast brengt de robot door gebruik van
laserpulsen via LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) een omgeving driedimensionaal in kaart. Werken in het donker is
dankzij de warmtegevoelige camera en infraroodsensoren
geen probleem. Het meten van de luchtkwaliteit en de
concentraties chemische of radioactieve stoffen, en het
detecteren van biologische verontreinigingen behoren
eveneens tot de mogelijkheden.
De K5 is vooral ontwikkeld voor gebruik in de bebouwde omgeving; zijn grotere broertje K10 is bedoeld om
grotere, open gebieden te bewaken. Hoewel be
veiliging overduidelijk de belangrijkste toepassing
is, zijn de robots volgens Knightscope ook in te zetten voor onder meer verkeersanalyses of fabrieksinspecties. Na praktijktests wil Knightscope de K5
en K10 volgend jaar in productie nemen. In de
Verenigde Staten is al discussie ontstaan of de
robotbewakers werkelijk de veiligheid verhogen of
vooral leiden naar een wereld zonder privacy,
waarin ze bovendien het werk zullen overnemen
van de huidige 1,3 miljoen menselijke bewakers in
de VS. En dat terwijl de robot, die zelf niet kan
schieten, door een beetje handige crimineel nog
altijd met een paar schoten is uit te schakelen.
www.knightscope.com
36
april 2014•de ingenieur•4
ELEKTRISCHE VOUWFIETS
De vouwfiets GiBike is met een vloeiende beweging in slechts 3 s in te
vouwen, stellen de ontwerpers. Daarbij ontstaat misschien niet het
meest compacte pakketje vergeleken met andere vouwfietsen. De GiBike
is echter wel een haast volwaardige fiets, waarmee ook nog eens een
mobieltje is op te laden. Het Amerikaanse bedrijf Gi wil dit voorjaar via
crowdfunding genoeg financiering binnenhalen om de GiBike in productie te nemen.
De GiBike bestaat in twee varianten, een gewone met trapaandrijving en
een elektrische. Met een gewicht van 12 kg voor de gewone en 17 kg voor
de elektrische is de GiBike niet de lichtste, maar zeker ook niet de zwaarste vouwfiets op de markt. De fiets heeft een normale wielgrootte van
26 inch (66 cm). Zowel het voor- als het achterwiel is enkelzijdig opgehangen – vanwege het opklapmechanisme hangt het voorwiel aan de linkerkant en het achterwiel aan de rechterkant. Het frame scharniert iets
boven de trapas, zodat het achterste framedeel naar voren is te klappen
en de wielen naast elkaar komen te liggen. Door het opvouwen neemt de
lengte af van 1,70 m naar 90 cm. De hoogte van 1,02 m en de stuurbreedte van 66 cm veranderen niet.
Bij de elektrische variant zit de Li-ionaccu voor in het fietsframe weggewerkt. Op een volle accu heeft de fiets een bereik van minimaal 65 km.
De maximumsnelheid bedraagt 25 km/h – maar die kan omhoog door
zelf mee te trappen. De aandrijving van het achterwiel verloopt via een
riemaandrijving in plaats van een ketting, zodat er geen onderhoud nodig is en de fietser geen risico loopt op een vieze of gescheurde broekspijp. De velg van het voorwiel is rondom voorzien van een serie ledlampjes, zodat de fiets ook vanaf de zijkant goed zichtbaar is.
Op het stuur kan de fietser een smartphone bevestigen, die via een USBaansluiting is op te laden via de accu van de elektrische fiets. De smartapril 2014•de ingenieur•4
phone fungeert via de GiBike-app ook als digitale fietssleutel voor de
elektrisch bediende schijfremmen van het voor- en het achterwiel. Als de
eigenaar met zijn smarthphone meer dan 3 m van de fiets wegloopt, vergrendelen de remmen automatisch. Via de GiBike-app zijn meer gebruikers toe te voegen om de fiets met anderen te kunnen delen.
www.gibike.com
37
warmteruit
Eureka
Bij ventileren van een woning in de winter verlaat
warme lucht het huis en stroomt koele lucht naar
binnen. Een Europees onderzoeksteam heeft daar
wat op gevonden: het team, bestaande uit fabrikanten en leveranciers van raam- en ventilatiesystemen,
bedacht een raamsysteem dat buitenlucht kan opwarmen. In de zomer fungeert het systeem tevens als
een soort zonwering.
Het zogeheten CLIMAWIN-raam bestaat uit twee ramen met daartussen een flinke uitsparing. Boven- en
onderin het raam zitten draaibare kleppen. Door de
klep onderin open te zetten stroomt buitenlucht naar
binnen. Die beweegt vervolgens via de spouw naar
boven. Eenmaal boven stroomt de lucht via een regelbare klep de woning in.
Bij het binnenlaten van frisse lucht in de winter of
herfst draait het om voorverwarmen door geleiding
en straling. ‘De lucht stroomt langs het binnenraam
en neemt een deel van de warmte op die de woning
via het raam verliest. De lucht gaat dus voorverwarmd de woning binnen. Bij invallend zonlicht
wordt de lucht nog eens extra opgewarmd’, legt
projectleider Brian O’Brien uit.
In de zomer warmt het huis door zonlicht op. Ook de
temperatuur van het buitenraam stijgt daardoor. De
in de spouw gelaten buitenlucht neemt via geleiding
en stroming een deel van die warmte over. De opgewarmde lucht verdwijnt via de regelbare klep weer
naar buiten en voert zo de warmte af. ‘Door dit koeleffect kan de airco vaker uit’, stelt O’Brien. ‘Via een
regelbare klep verderop in het raamsysteem kan fris-
se lucht ook onverwarmd naar binnen stromen.’
CLIMAWIN opereert met behulp van sensoren die
de lichtinval, luchtvochtigheid, de temperatuur en
het CO2-gehalte binnenshuis meten. Resultaten van
tests met het raam laten een verbetering van 18 tot
24 % in energieprestaties zien. CLIMAWIN komt eind
dit jaar op de Europese markt.
www.climawin.eu
OPENBRONAUTO
LICHTGEVEND WATERFILTER
Wie gaat kamperen in onherbergzaam gebied of
rondtrekken door minder ontwikkelde landen waar
schoon drinkwater soms moeilijk is te krijgen, kan
baat hebben bij de waterfles Odyssey. Het Ameri
kaanse bedrijf ÖKO ontwikkelde de Odyssey als een
multifunctionele tool: de waterfles maakt van vervuild
water schoon drinkwater en fungeert tegelijk als
lichtbron voor op donkere campings en in buiten
gebieden.
De Odyssey is voorzien van twee verschillende filtersystemen, die afzonderlijk van elkaar zijn te gebruiken. Het eerste is een gewoon koolstoffilter dat onder
meer chloor en vieze smaakjes en geurtjes filtert uit
leidingwater dat wel veilig is om te drinken. Het tweede filter is bedoeld voor bijvoorbeeld niet-drinkbaar
leidingwater of vervuild water uit een andere bron.
Dit filter verwijdert 99,999 % van de bacteriën, parasieten en schadelijke stoffen uit vies water. Beide filters hebben een filtercapaciteit van 378 l.
38
april 2014•de ingenieur•4
Na het filteren is het water direct uit de fles te drinken
of vanuit de drinkbeker met een inhoud van 237 ml.
Deze drinkbeker zit als ronde schroefdop onderop de
waterfles. Hierdoor vormt het een droog compartiment dat ook kan dienen als opslagruimte voor bijvoorbeeld medicijnen, kleine snacks voor onderweg
of waardevolle spullen, zoals geld of sleutels.
Dit schroefgedeelte is bovendien te vervangen door
een opzetstuk met een ingebouwde ledlamp, dat op
twee manieren op de waterfles past. In de ene positie
schijnt de led naar voren en is de waterfles te gebruiken als zaklamp. Door het opzetstuk andersom op de
waterfles te schroeven en de fles rechtop neer te zetten fungeert de Odyssey als lantaarn. De holle onderkant van de waterfles werkt daarbij als een lens om
het licht mooi rondom te verspreiden. De ledlamp
heeft ook nog een stroboscopische knipperfunctie om
aandacht te trekken en zo als noodlamp te fungeren.
www.okoh2o.com
Een auto die als een IKEA-kast in elkaar is te zetten, dat is het doel van
de Italiaanse ontwerpers Francisco Liu en Ampelio Macchi. Zij ontwikkelen de compacte auto Tabby, die ze beschikbaar stellen volgens het
openbronprincipe: iedereen mag de bouwtekeningen downloaden, aanpassen en delen met anderen om een eigen variant te creëren. Het
chassis van de Tabby is al binnen een uur in elkaar te zetten.
Lio en Macchi ontwikkelen binnen het zogeheten OSVehicle-project
twee verschillende modellen, de Tabby en de Urban Tabby. De Tabby is in
feite het chassis, een vrij rechttoe rechtaan ontwerp van kokerbalken uitvoerbaar met twee of vier zitplaatsen en meer of minder bagageruimte.
Achterin de auto kan elke gewenste aandrijflijn komen met een conventionele verbrandingsmotor, een elektromotor of een hybridevariant.
De hybride aandrijflijn, die Liu en Macchi zelf ontwikkelen, bestaat
uit twee elektromotoren die zijn samengebouwd met een verbrandingsmotor.
Het idee achter de Tabby is dat kleinere bedrijven het chassis
als basis kunnen gebruiken om eigen voertuigen op te bouwen. De beoogde toepassingen lopen uiteen van commercieel gebruik op bijvoorbeeld vliegvelden en grote
fabrieksterreinen tot het
vervoeren van voedsel en
medische hulp op moeilijk
begaanbare wegen in ontwikkelingslanden.
De Urban Tabby wordt een meer kanten-klare variant, die ook is gecertificeerd
april 2014•de ingenieur•4
om de weg op te gaan in Europa, Azië en de Verenigde Staten. Dit voertuig heeft een uitwendig spaceframe met uitwisselbare kunststof carrosseriepanelen, dat op het chassis is te bevestigen.
De huidige, elektrisch aangedreven prototypen van de Tabby hebben,
afhankelijk van de uitvoering, een maximumsnelheid tussen 70 en 90
km/h. Volgens de makers hangt dit sterk af van het gewicht van de carrosserie en de instellingen van de elektrische aandrijflijn, en zijn snel
heden tot 150 km/h ook mogelijk. De elektrische variant is potentieel
interessant voor gebruik binnen een ‘groen’ wagenpark.
De geschatte kosten voor een Tabby zullen tussen vier- en zesduizend
euro bedragen. Klanten kunnen al voor vijfhonderd euro een pre-order
plaatsen voor een chassis met twee of vier zitplaatsen. De elektrische
aandrijflijn, het accupakket, de stoelen en de wielen zijn eveneens al
apart te bestellen.
www.osvehicle.com
39
ANTI-BLAUWALGAPPARAAT
Eureka
Een Amerikaanse vinding biedt kansen om Nederlandse plassen van
blauwalgen af helpen. De SolarBee zorgt voor langeafstandscirculatie in
het water, waardoor ongevaarlijke concurrenten van de blauwalg meer
kans zien om te groeien. ‘Met name de groene alg bloeit geweldig op’,
zegt Mark Hensen van MH WaterZaken, de importeur van de SolarBee.
‘Die is niet giftig en bovendien een lekkernij voor watervlooien. Die
staan op hun beurt op het menu van visjes, dus groei van de groene alg
is goed voor de biodiversiteit.’
De SolarBee bestaat uit een drijvende schotel met daaronder een lange
buis. Boeien aan weerszijden van de schotel houden het systeem drijvend. Een schoepenrad bovenin de buis schept voortdurend water omhoog. Dat stroomt via de schotel in radiale richting terug de plas in.
Zonnepanelen bovenop de schotel leveren de energie. ‘De SolarBee opereert volstrekt autonoom’, geeft Hensen aan.
De combinatie van water opstuwen en verspreiden zorgt dat water zich
over een lange afstand mengt. ‘Dat elimineert een concurrentievoordeel
van de blauwalgen’, legt Hensen uit. ‘Blauwalgen hebben zwemblaasjes
waarmee ze hun volume regelen. Dat geeft ze met dank aan de wet van
Archimedes mobiliteit. Ze bedekken onder meer het wateroppervlak om
zonlicht te absorberen. Groene algen hebben geen zwemblaasjes en kijken dan dus tegen een plafond van blauwalgen aan.’ Door de watercirculatie krijgen de groene algen echter de kans om naar boven te migreren
en zonlicht op te vangen. ‘Bovendien neemt de stroming ze mee naar
voedselrijke plekken waar ze anders niet zo snel komen.’
De SolarBee heeft zich volgens Hensen onder meer bewezen in de
Verenigde Staten. ‘Daar zijn al honderden plassen blauwalgvrij gemaakt.’ Sinds maart draait de SolarBee proef in de Krabbeplas bij
Vlaardingen. Het Hoogheemraadschap van Delfland wil de algenbestrijder tot diep in de zomer testen. De proef moet duidelijk maken of de in-
RIOOLVERWARMING
De Hydrea Thermpipe is een rioolsysteem dat warmte uit het rioolwater haalt. Het systeem is opgebouwd
uit prefabbuizen van 3,3 m lang met een ingebouwde
warmtewisselaar. Die bestaat uit een binnenpijp van
kunststof waar een spiraalleiding omheen is gewikkeld. In die leiding stroomt koud water dat warmte
onttrekt aan het rioolslib. Het opgewarmde water
gaat naar een warmtepomp. De warmtewisselaar is
geïntegreerd in een schil van constructief beton. ‘De
prefabbuizen worden in een afgegraven sleuf gelegd
en aaneengeschakeld, of via een boor-persgat als een
treintje naar voren gedrukt’, vertelt projectleider John
Henzen van aannemer Heijmans. ‘De spiraalleidingen worden van binnenuit handmatig
gekoppeld.’
Heijmans ontwikkelde de
Hydrea Thermpipe samen met
kunststofleverancier Frank en boorbuisproducent Socea. Het rioolsysteem speelt in
op twee ontwikkelingen: de behoefte aan duurzame energie en het hier en daar verouderde
Nederlandse rioolstelsel.
Als vuistregel geldt dat een buis van 3,3 m twee
huishoudens van warmte kan voorzien, aldus
Henzen. ‘Dit is een ommezwaai voor de rioolbeheerder, want die kan hiermee geld verdienen. De
april 2014•de ingenieur•4
stallatie ook in
Nederland werkt.
MH WaterZaken
is inmiddels ook in overleg met andere
hoogheemraadschappen. ‘Het plan is om
de SolarBee uiteindelijk in heel Europa uit
te rollen.’
De SolarBee zou ook het biologisch reinigen van
water kunnen versnellen. ‘Daarbij wordt water gemengd met zuurstof uit
de lucht. Watercirculatie zou dat proces effectiever maken. De SolarBee
doet dat, tegen geringe kosten. Mogelijk staat er een project op stapel.’
www.mhwaterzaken.nl
terugverdientijd bedraagt in het slechtste geval acht tot
tien jaar. Tests wijzen
uit dat een stelsel van
Hydrea-buizen meer dan
honderd jaar meegaat.’
De duurzame rioolbuis kan inspelen op
lokale behoeften en op een slimme manier
het rendement verhogen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om een serie gekoppelde buizen te voorzien van
een spiraalleiding waar warm water doorheen stroomt,
afkomstig van bijvoorbeeld winkels.
De opwarming van het rioolwater is enkele buizen
verderop goed te benutten. In die sectie is weer een
koudwaterleiding om de pijpdelen gewikkeld, met een
aparte warmtepomp voor koeling of verwarming. ‘Op
die manier slaan we een aantal vliegen in een klap. In
een complex van winkels en woningen, waar winkels
koeling nodig hebben en woningen warmte, betaalt
dit zich uit.’
Heijmans heeft op dit moment een concrete businesscase in Goes uitgewerkt: een Hydrea Thermpipe van
pakweg 109 m kan daar honderd huizen verwarmen.
‘Daarnaast zijn we samen met het Amsterdamse waterbedrijf Waternet op zoek naar geschikte pilotprojecten’, laat Henzen weten.
www.hydreathermpipe.com
april 2014•de ingenieur•4
41

Download Report