Forschung 03.06.2019, 07:00 Uhr

Springender Roboter überwindet Hindernisse

Forscher der University of California in Berkeley haben den springenden Roboter „Salto“ entwickelt. Ihr Hominide soll bei Aufklärungs- sowie Such- und Rettungsoperationen zum Einsatz kommen.

Roboter

Foto: panthermedia.net/iLexx

Die Lokalisierung von Patienten in unwegsamem Gelände stellt Rettungsdienste vor große Herausforderungen – insbesondere, falls kein Hubschrauber starten kann. Und trotz moderner Drohnen sind bodengestütze Technologien bei der militärischen Aufklärung erforderlich. Deshalb hat die US Army Forscher aus Berkeley beauftragt, einen geländegängigen Roboter zu entwickeln. Die Forscher präsentierten neue Entwicklungen auf der International Conference on Robotics and Automation 2019 in Montreal.

Ihr Roboter „Salto“ (saltatorial bedeutet übersetzt „Springen wie eine Heuschrecke“) hat in der neuesten Entwicklungsstufe ein ausgeklügeltes Steuerungssystem, um per Funksteuerung ein bestimmtes Ziel im Gelände zu erreichen. Dabei setzen die Entwickler auf verschiedene Eigenschaften aus dem Tierreich. Nach theoretischen Überlegungen erwiesen sich Sprünge als ideal.

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Per Bionik ans Ziel

Saltos kräftiges Bein geht auf die Galagos (Buschbabys) zurück. Diese Primaten kommen in mehreren Ländern Afrikas vor. Sie leben in Bäumen, was ihre spezielle Biologie erklärt. Die Muskeln und Sehnen von Galagos speichern Moleküle in einer Form, die es ihnen möglich macht, kurzfristig große Energiemengen freizusetzen. Die Tiere können mehrere Sprünge dicht nacheinander ausführen, um Feinden zu entkommen.

Ingenieure nahmen sich die Primaten zum Vorbild. Sie brachten „Salto“ bei, mehrere Sprünge in kurzem Abstand hintereinander auszuführen. Im Gegensatz zu einer Heuschrecke oder einer Grille, die nach jedem Sprung mit ihrem vollen Körpergewicht landet, setzt der Hominide nur kurz auf, um sofort wieder zu starten. Dadurch kann er sich über schlecht tragfähige Oberflächen fortbewegen, beispielsweise in einem Trümmerfeld mit einsturzgefährdeten Bauteilen. Auch die Sprunghöhe ist von Bedeutung. Manche Hindernisse hätten Roboter mit normaler Fortbewegung im Testszenario nicht überwunden, schreiben die Entwickler. Sie hatten bereits im Jahr 2016 gezeigt, wie „Salto“ einen Sprung ausführt und dann sofort höher springen kann, indem er von einer Wand abprallt. Damit ist er laut Aussage der Wissenschaftler der vertikal beweglichste Roboter der Welt. Er springt mehr als dreimal so hoch wie vergleichbare Geräte.

Ein Roboter mit Gefühl

Ingenieure haben „Salto“ zusätzlich mit einer neuen Feedback-Technologie ausgestattet, um das Bewegungsmuster zu optimieren. Sie ermöglicht es dem Hominiden, seinen eigenen Körper zu „fühlen“. Die Elektronik erfasst beispielsweise, wie stark ein Bein nach dem Sprung angewinkelt ist, um weitere Bewegungsabläufe zu optimieren. Ohne diese Fähigkeit würde „Salto“ nur in einem Labor mit Kameras, Datenleitungen und Hochleistungsrechner funktionieren, um den nächsten Sprung zu errechnen.

Im nächsten Schritt sind Tests unter realistischen Umweltbedingungen vorgesehen. Die Entwickler planen, ihren Hominiden mit Joystick und Funksteuerung im Gelände zu erproben.  „Wenn wir verstehen, wie diese Dynamik bei „Salto“ mit ihrer Masse und Größe funktioniert, können wir dieselbe Art von Verständnis auch auf andere Systeme übertragen und andere Roboter bauen, die größer oder kleiner oder anders geformt oder gewichtet sind“, sagt Justin Yim von der University Berkeley. Er hofft außerdem, das Hüpfen als spezielles Bewegungsmuster auf weitere Geräte zu übertragen.

Einsatz nicht nur im Kampfgebiet  

Vorrangig ist „Salto“ dafür konzipiert, bei Militäreinsätzen verletzte Soldaten zu lokalisieren oder feindliche Gebiete zu erkunden. Auch in Friedenszeiten gibt es vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Als Beispiele nennen die Entwickler ein Katastrophenszenario. Kleine Roboter eignen sich hervorragend, um Menschen unter Trümmern zu finden – vielleicht sogar schneller als dies mit Rettungsteams gelingt.

Hinzu kommt die Möglichkeit, Personen bodengebunden zu versorgen, falls dies aus der Luft nicht möglich ist. Der Hominide kann derzeit noch keine Möglichkeit, größere Lasten zu transportieren. Lebenswichtige Arzneimittel, Blutkonserven oder kleine Ersatzteile könnte er aber sehr wohl zum Einsatzgebiet bringen. Bis dahin sind noch weitere Tests erforderlich. Doch Yim uns seine Kollegen sind optimistisch; sie rechnen mit einem baldigen Einsatz.

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Ein Beitrag von:

  • Michael van den Heuvel

    Michael van den Heuvel hat Chemie studiert. Unter anderem arbeitet er für Medscape, DocCheck, für die Universität München und für pharmazeutische Fachmagazine. Seit 2017 ist er selbstständiger Journalist und Gesellschafter von Content Qualitäten. Seine Themen: Chemie/physikalische Chemie, Energie, Umwelt, KI, Medizin/Medizintechnik.

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