Bionik an der Uni Bielefeld 18.12.2014, 08:33 Uhr

Roboter-Heuschrecke Hector krabbelt über Stock und Stein

Hector aus Bielefeld überwindet Hindernisse wie eine echte Stabheuschrecke. Das Außenskelett des ein Meter großen Roboters besteht aus CFK, die sechs Beine haben je drei elastische Gelenke und Sensoren. Diese sind im elektronischen Gehirn verknüpft, sodass Hector nach dem Prinzip Versuch und Irrtum laufen lernt.  

Die Roboter-Heuschrecke Hector bewegt sich eigenständig durch unebenes Gelände: Stößt eines der Beine an einen Hindernis, ermittelt das elektronische Gehirn die optimale Aktion, um es zu umgehen. 

Die Roboter-Heuschrecke Hector bewegt sich eigenständig durch unebenes Gelände: Stößt eines der Beine an einen Hindernis, ermittelt das elektronische Gehirn die optimale Aktion, um es zu umgehen. 

Foto: Universität Bielefeld

Nur eins passt nicht ins Bild: Hector ist knapp einen Meter groß und damit rund fünfmal so lang wie eine normale Stabheuschrecke. Kein Wunder, denn das Wesen ist ein weltweit einmaliger Roboter mit einem Panzer aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK), einem Nervensystem aus Kabeln, Bits und Bytes sowie Beinen aus Kunststoff und Metall.

Gebaut haben es Wissenschaftler der Universität Bielefeld aus acht verschiedenen Forschungsgruppen der Fachrichtungen Informatik, Biologie, Physik und Ingenieurswissenschaften. Im Rahmen eines rund 740.000 Euro teuren Großprojekts am Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) wollten sie einen Roboter dazu bringen, selbstständig ein Gelände mit Hindernissen zu überwinden und sich flexibel auf die jeweilige Situation einzustellen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Ingenieurgemeinschaft Trautmann Dingeldein-Firmenlogo
Architekt / Hochbauingenieur / Bauingenieur (w/m/d) für den Bereich Objekt- und Tragwerksplanung Ingenieurgemeinschaft Trautmann Dingeldein
Reichelsheim Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Produktmanager iTWO (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Vergabeingenieur (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
verschiedene Standorte Zum Job 
Ruhr-Universität Bochum-Firmenlogo
Dipl.-Ingenieur*in Fachrichtung Elektrotechnik (FH) oder vergleichbar (m/w/d) Ruhr-Universität Bochum
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) für die Planung Die Autobahn GmbH des Bundes
Stadtwerke Norderstedt-Firmenlogo
Planungsingenieur:in als Teamleiter:in (m/w/d) Infrastrukturausbau Stadtwerke Norderstedt
Norderstedt Zum Job 
Albert Handtmann Elteka GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Laboringenieur (m/w/d) Albert Handtmann Elteka GmbH & Co. KG
Biberach an der Riß Zum Job 
Bundeswehr-Firmenlogo
Ingenieur/in (m/w/d) Informatik/Elektrotechnik Bundeswehr
keine Angabe Zum Job 
Bundeswehr-Firmenlogo
Ingenieurin/Ingenieur (m/w/d) Bundeswehr
keine Angabe Zum Job 
Eckerle Technologies GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Hydraulik (m/w/d) Eckerle Technologies GmbH
Malsch bei Karlsruhe Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Energietechnik Smart Grid (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (w/m/d) Bau, Baugrund- und Baustoffprüfung Die Autobahn GmbH des Bundes
Klinger und Partner GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Tiefbau und Straße (m/w/d) Klinger und Partner GmbH
Stuttgart Zum Job 
SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Testingenieur Software für Entwicklungsprojekte (all genders) SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG
Hamburg Zum Job 
SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG-Firmenlogo
System Engineer für Entwicklungsprojekte (all genders) SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG
Hamburg Zum Job 
SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Hardware (all genders) SALT AND PEPPER Technology GmbH & Co. KG
Hamburg Zum Job 
Städtisches Klinikum Dresden-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Bau Städtisches Klinikum Dresden
Dresden Zum Job 
Panasonic Industrial DevicesEurope GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der industriellen Hardwareentwicklung Panasonic Industrial DevicesEurope GmbH
Lüneburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur Planung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes

Jedes der sechs Beine lässt sich unabhängig bewegen

Das haben sie geschafft: Hector läuft. Seinem tierischen Vorbild entsprechend kann er jedes seiner sechs Beine einzeln bewegen und versetzen. Seine drei passiv-elastischen Gelenke pro Bein ermöglichen es ihm, auch auf unebenem Gelände zu laufen. Damit der effektive Gang mit einem sicheren Stand einhergeht, steht jede Extremität mit den anderen fünf in Kontakt und gleicht aktuelle und kommende Bewegungen ab. So wird verhindert, dass plötzlich zu viele Beine gleichzeitig in der Luft sind und Hector umfällt oder dass an verschiedenen Beinen gegenteilige Aktionen gleichzeitig ablaufen.

Vorbild für Hector ist eine Stabheuschrecke. Dieser haben die Wissenschaftler Locatorpunkte angeklebt, um ihre Bewegungen im Computer zu analysieren. 

Vorbild für Hector ist eine Stabheuschrecke. Dieser haben die Wissenschaftler Locatorpunkte angeklebt, um ihre Bewegungen im Computer zu analysieren.

Quelle: Universität Bielefeld

Das erreichen die Wissenschaftler durch eine Zusammenführung der Sensordaten im Innern von Hector. Damit ermöglichen sie ihrem mechanischen Geschöpf aber noch etwas anderes: Hector stellt sich beim Laufen auf Hindernisse in seinem Weg ein. Stößt eins seiner Beine an ein Hindernis, ermittelt sein elektronisches Gehirn die optimale Aktion, um es zu umgehen. In der Regel hebt der Roboter das betreffende Bein beim neuerlichen Versuch ein wenig höher an als zuvor. Er klettert somit per Versuch und Irrtum – reflexartig wie ein echtes Lebewesen und anders als die meisten anderen Roboter.

Dass Hector nach dem Vorbild einer Stabheuschrecke konstruiert wurde, ist kein Zufall: Diese Tiere sind in der Bionik sehr beliebt. Ihre sechs Beine sind annähernd gleich gebaut, außerdem haben sie keine Flügel und können nicht springen – das heißt, sie müssen jedes Hindernis laufend bewältigen. Genau das tun sie auch, langsam und zielstrebig, durch ihre elastischen Gelenke in den sechs Beinchen sicher in fast jedem Gelände.

Als Nächstes lernt Hector sehen und tasten

Mit dem derzeitigen Erscheinungsbild von Hector ist das Ende der Fahnenstange aber noch nicht erreicht, die Bielefelder haben noch weitere Pläne für ihr Baby: Als Nächstes soll es sehen und tasten lernen. Dafür wird das mechanische Rieseninsekt am Vordersegment mit Fernsensoren ausgestattet. Einen Prototyp mit zwei Tastfühlern und zwei seitlichen Kameras gibt es bereits. Wie auch das Laufsystem sind das Sehsystem und die Fühler eng an das tierische Vorbild angelehnt.

Die Forscher haben weitere Pläne für Hector: Als Nächstes soll er sehen und tasten lernen. Sie haben bereits einen Prototypen mit Tastfühlern und Kameras gebaut. 

Die Forscher haben weitere Pläne für Hector: Als Nächstes soll er sehen und tasten lernen. Sie haben bereits einen Prototypen mit Tastfühlern und Kameras gebaut.

Quelle: Universität Bielefeld

Die große Herausforderung für die Wissenschaftler wird es nun sein, die Wahrnehmung dieses Kopfteils mit der bisherigen Sensorik für die Körperhaltung und Gelenkregelung zu verbinden. Dafür sei Hector die ideale Forschungsplattform, betonen sie. Damit das mechanische Insekt bei den Versuchen nicht zu schnell abnutzt, haben die Forscher übrigens einen Pixel-Bruder ihres Roboters entwickelt. Innerhalb eines extra programmierten Simulators kann Hectors virtueller Zwilling tage- und wochenlang krabbeln, klettern, stürzen und anstoßen, ohne dass die Mechanik leidet.

Lesen Sie auch:

 

Ein Beitrag von:

  • Judith Bexten

    Judith Bexten ist freie Journalistin. Ihre Schwerpunkte liegen in den Bereichen Technik, Logistik und Diversity.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.