Kung-Fu-Roboter H2-X: Humanoide können kämpfen, aber nicht Treppen steigen

Das jüngste Kung-Fu-Video von Unitree mit dem Roboter H2-X zeigt den Humanoiden, wie er Autos demoliert und eine Frau vor einem Einbrecher beschützt. Mit der Realität hat das aber noch wenig zu tun. Da zeigt sich, dass selbst Treppensteigen für Humanoide eine Herausforderung ist.  

Zuverlässigkeit im realen Einsatz: Kung-Fu-Roboter verliert Bein

Die spektakulären Videos der Hersteller sind mit Vorsicht zu genießen, das weiß Kevin Kron, der für Boston Dynamics in Europa selbst humanoide Roboter für die Automobilproduktion entwickelt. „Echter technischer Fortschritt zeigt sich in kontinuierlichem, ungeschnittenem Filmmaterial in 1:1-Geschwindigkeit“, sagte er kürzlich gegenüber VDI nachrichten.

Was er damit meint, wird an einem Video deutlich, das auf der „World Physical AI Conference“ in Hangzhou kurz nach Erscheinen des spektakulären Kung-Fu-Auftritts des H2-X aufgenommen wurde. Bei einem Dreh-Kick verliert der Roboter ein Bein. Viele Hersteller, die ihre Roboter in Industrieumgebungen erproben, arbeiten deshalb aktuell an der Zuverlässigkeit ihrer Lösungen. Das betrifft auch Roboter, die keine gewagten Sprünge machen.

Treppen bleiben ein Hindernis für humanoide Roboter

Noch überraschender ist dagegen eine Erkenntnis von einer Diskussionsrunde mit Wissenschaftlern verschiedener europäischer Forschungsinstitute diese Woche in Frankfurt am Main. Dort stellte Dobot seinen jüngsten Humanoiden Lumo vor und fragte die Wissenschaftler, was sie sich wünschen. Dass die Roboter Treppen steigen können, war sinngemäße Antwort von Damien Sallé von der Tecnalia in San Sebastián/Spanien, die schnell Zustimmung erhielt.

Diese Antwort mag verwundern. Denn schon Hondas Asimo konnte Treppenstufen überwinden. Außerdem werben die Hersteller schon länger damit, dass Humanoide sich in Umgebungen bewegen können, die für Menschen gemacht sind. Gerade im Vergleich zu humanoiden Bauformen auf rollenden Plattformen wird das Treppensteigen als Argument für Modelle mit Beinen oft angeführt.

Bei näherem Hinsehen trifft das aber nur bedingt zu. Asimo war damals auf eine bestimmte Treppenhöhe und -tiefe programmiert. Er spulte also nur einen klar definierten Bewegungsablauf ab. Selbst Dobot zeigt seinen 1,3 m großen Lumo nicht auf Treppen, sondern wirbt mit flüssigen Laufbewegungen auf verschiedenen Untergründen. Tanz- und Kung-Fu-Kicks scheinen auch bei diesem für Bildung und Training konzipierten Roboter obligatorisch, um die Dynamik kennenzulernen.

Unzureichende Sensorik in den Beinen und bei Erkennung von Treppenkanten

Ein Grund liegt in der verbauten Sensorik. Kameras und die für die Berechnung von Entfernungen nötige Tiefensensorik sind üblicherweise im Oberkörper verbaut. Für Montageaufgaben gibt es oft noch zusätzliche Kameras an den Händen bzw. Greifern. Sensordaten aus den Beinen liefern dagegen vor allem die Aktoren. Sie liefern Informationen zu Kräften und Drehmomenten, die für die Stabilisierung der Roboter wichtig sind. Optische Informationen über die Form und Beschaffenheit von Treppen liefern sie aber nicht.

„Treppen sind für viele Humanoide noch heikel“, bestätigt Manuel Yves Galliker, Gründer von Enact Intelligence aus Zürich. Er hat zuvor beispielsweise den humanoiden Roboter Neo von 1X (öffnet in neuem Fenster) mitgestaltet. Als Grund nennt er das fehlende “Fußspitzengefühl” der Roboter. „Auf der Treppe reicht Sehen nicht, der Roboter muss spüren, wann der Fuß Kontakt hat und wie viel Last er trägt“, sagt er exklusiv gegenüber ingenieur.de.

Galliker vergleicht das mit dem Kraftgefühl, das Roboter auch bei der Manipulation z. B. in der Montage benötigen. Genau daran arbeitet er nun mit seinem Start-up. Beim Treppensteigen sieht er noch eine weitere Herausforderung: „Ein Roboter sieht die Stufenkante schlecht, weil der eigene Körper die Kamera verdeckt und Tiefensensoren an Kanten unzuverlässig sind. Der Fuß muss präzise gesetzt werden, bei hohem Schwerpunkt und wenig Reserve im Antrieb, um einen Fehltritt auszugleichen.“

Auch genormte Treppenstufen und Handläufe können variieren

Dazu kommt, dass es in Ländern wie Deutschland zwar Normen für Treppen gibt, doch darin können Laufbereiche, Steigung und Auftritt variieren. Abweichungen davon darf es im Baubestand und bei denkmalgeschützten Objekten geben.

Genormt sind darin auch Handläufe und Geländer. Für Menschen schreiben Berufsgenossenschaften die Nutzung des Handlaufs als Schutzmaßnahme (öffnet in neuem Fenster) vor Treppenstürzen vor. Auch für humanoide Roboter erscheint ein solcher Schutz sinnvoll. Denn im Gegensatz zu flachen Böden wirken durch die kantigen Stufen deutlich höhere punktuelle Kräfte auf die Mechanik der Roboter. Außerdem verändert sich die Fallhöhe.