idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Welche Vorteile eine flexible Wirbelsäule und mit Sensoren ausgestattete Füße Robotern bieten, demonstriert das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) auf der CeBIT in Hannover. Vom 10. bis 14. März zeigt der affenähnliche Roboter „Charlie“ beim Balance-Akt auf einer Wippe, wie er abrupte, schaukelnde Bewegungen abfangen und ausgleichen kann. Auch beim Gang auf vier Beinen und beim Aufrichten wird deutlich: Das DFKI hat biologisch inspirierte Bewegungsmuster für eine neue Generation von Robotern erforscht – und liegt damit im internationalen Vergleich ganz vorn. Besuchen Sie uns in Halle 9 „Research & Innovation“, Messestand F43!
„iStruct – intelligent Structures for Mobile Robots“ heißt das Projekt, in dem DFKI-Wissenschaftler gemeinsam mit Forschern der Universität Bremen den Roboter entwickelt haben. Mensch und Schimpanse dienten als Vorbild. „Charlie“ soll sich sicher und flexibel in unebenem Gelände bewegen können, z. B. bei der Erkundung von Mondkratern auf der Suche nach Wassereis. Das Vorhaben wurde vom Bundeswirtschaftsministerium über die Raumfahrtagentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit 3,3 Mio. Euro in einer Laufzeit von drei Jahren gefördert.
Bislang sind rad- oder kettengetriebene robotische Fahrzeuge beim Einsatz auf fremden Planeten energieeffizienter und leichter zu kontrollieren. Laufende Robotersysteme bieten jedoch Zugang zu schwer zugänglichem Terrain. Mit ihren Beinen und Füßen können sie gezielt Kräfte auf bestimmte Punkte aufbringen, sich so – ohne das Gleichgewicht zu verlieren – fortbewegen und Kräfte optimal einsetzen und verteilen. Damit lässt sich beispielsweise ein steiler Mondkrater herabklettern. Darüber hinaus können die Gliedmaßen für tastende und greifende Aufgaben verwendet werden.
Die Wirbelsäule und die Füße mit sich an die Bodenstruktur anpassenden Sohlen haben das Potenzial, die Mobilität des Roboters im Vergleich zu klassischen Systemen zu verbessern. In einer vierbeinigen Pose hat er einen stabileren Stand, der sich beispielsweise zur Erkundung von unebenem und unstrukturiertem Gelände besser eignet. In der zweibeinigen Pose sind erweiterte Einsatzmöglichkeiten denkbar, wie z. B. die Nutzung der vorderen Extremitäten für zusätzliche Aufgaben oder Tätigkeiten.
Ein interessanter Forschungsaspekt ist es, die Übertragbarkeit von Bewegungsmustern von Vier- auf Zweibeiner oder umgekehrt zu untersuchen. Dienen bestimmte Bewegungssequenzen aus der vierbeinigen Fortbewegung auch dem zweibeinigen Laufen in direkter oder abgewandelter Form? „Antworten darauf könnten Hinweise auf Prozesse geben, die in der Evolution des zweibeinigen Laufens stattgefunden haben“, sagt Prof. Dr. Frank Kirchner, Direktor des Robotics Innovation Center am DFKI und Leiter der Arbeitsgruppe Robotik der Universität Bremen.
Im Detail: Wirbelsäule macht Roboter wendig
Viele Bewegungen von Robotern – besonders im Bereich der biologisch inspirierten Laufmaschinen – wirken trotz einer guten Einzelgelenkregelung schwerfällig und hölzern. Häufig liegt dies an einer starren Konstruktion, die mittig im Roboter angebracht ist und als Korpus dient. Abgehend davon sind in den Gliedmaßen die jeweiligen Antriebseinheiten aufgehängt. „Das vereinfacht zwar den Aufbau und reduziert die Komplexität des Roboters, aber es beschränkt die Bewegungsfreiheit und verringert die Möglichkeiten, den Kraftfluss im Roboter gezielt von den Hinterbeinen in eine Vorwärtsbewegung umzusetzen. Die flexible iStruct-Wirbelsäule erlaubt dagegen die Bewegung in sechs Raumrichtungen“, erklärt Projektleiter und DFKI-Forscher Daniel Kühn. Das hat zur Folge, dass auch neue Ansätze der Kraftfluss-Optimierung zur Steuerung des Roboters entwickelt werden müssen. Um die Funktionsweise der Wirbelsäule von komplexen biologischen Systemen wie Mensch oder Affe auf ein technisches System zu übertragen, analysierten die Forscher das Zusammenspiel von Knochen, Muskeln und Sehnen. Ein weiteres, essenzielles Subsystem des Roboters ist der Fuß, der für eine effektive Fortbewegung, gute Bodenhaftung und einen robusten Stand sorgt. Hierfür wurde der entwickelte Unterschenkel mit einem aktiven Sprunggelenk und einem adaptiven Sensorfuß ausgestattet.
Über das DFKI Robotics Innovation Center
Das Robotics Innovation Center zählt zum Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI). Hier und in der Außenstelle an der Universität Osnabrück entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr. Frank Kirchner mobile Robotersysteme, die an Land, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum für komplexe Aufgaben eingesetzt werden. Das erfordert sowohl ein Design nach neuesten Erkenntnissen der Mechatronik als auch eine Programmierung auf Basis komplexer, massiv-paralleler eingebetteter Systemlösungen. Das DFKI mit Sitz in Kaiserslautern, Saarbrücken und Bremen sowie dem Projektbüro in Berlin ist das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz. www.dfki.de/robotik
Bildmaterial
Unter ftp://ftp.dfki.de/OUTGOING/iStruct stehen Bilder zum Download bereit. Diese können Sie mit Nennung der Quelle „DFKI GmbH“ gerne verwenden.
Videos finden Sie in der Mediathek unter www.dfki.de/robotik, Projekt „iStruct“.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Frank Kirchner
Direktor DFKI Robotics Innovation Center
E-Mail: frank.kirchner[at]dfki.de
Tel.: 0421 178 45 4100
Dipl.-Inf. Daniel Kühn
Projektleiter iStruct
E-Mail: daniel.kuehn[at]dfki.de
Tel. 0421 178 45 4109
Pressekontakt:
Team Unternehmenskommunikation Bremen
Daniela Menzel
E-Mail: uk-hb[at]dfki.de
Tel.: 0421 178 45 4180
Pressekontakt auf der CeBIT:
Team Unternehmenskommunikation
Heike Leonhard
Tel. 0174 3076888
ftp://ftp.dfki.de/OUTGOING/iStruct - Bildmaterial
http://www.dfki.de/robotik - Videos und weitere Informationen
Der biologisch inspirierte Roboter "Charlie" kann sich dank seiner flexiblen Wirbelsäule sicher in u ...
Foto: DFKI GmbH/Daniel Kühn
None
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Informationstechnik, Maschinenbau
überregional
Buntes aus der Wissenschaft, Forschungs- / Wissenstransfer
Deutsch
Der biologisch inspirierte Roboter "Charlie" kann sich dank seiner flexiblen Wirbelsäule sicher in u ...
Foto: DFKI GmbH/Daniel Kühn
None
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
