Robotik Sechsbeiniger Laufroboter bekommt einen Schwanz

US-Forscher haben einem sechsbeinigen Laufroboter einen Schwanz verpasst, den er aktiv bewegen kann. Damit kann der Roboter sich in der Luft ausbalancieren: Wird er fallengelassen, kracht er nicht auf den Boden, sondern landet auf seinen Beinen.

Ein aktiv kontrollierter Schwanz ist ein hervorragendes Instrument, um sich im Flug auszubalancieren. Tiere demonstrieren das - und Robotiker ahmen das Prinzip nach: Sie haben einen sechsbeinigen Laufroboter mit einem Ausleger ausgestattet, der ihm mehr Stabilität verleiht.

Je drei Beine

X-RHex Lite (XRL) ist etwa 51 x 40 x 10 Zentimeter groß und wiegt 8,1 Kilogramm. Der XRL ist zwar ein Laufroboter mit sechs Beinen, seine Fortbewegungsart ist aber eher eine Mischung aus Fahren und Gehen: Die Beine sind halbkreisförmige Metallstreben, die von je einem Motor in Rotation versetzt werden.

Dabei befinden sich je drei Beine im gleichen Takt. Dieses Antriebssystem ermöglicht es dem Roboter, sich in der Wüste ebenso zu bewegen wie im Gras oder auf Asphalt. Auch ein Anstieg über eine Rampe oder eine Treppe ist kein Problem für ihn. Entwickelt wurde der XRL an der Universität von Pennsylvania in Philadelphia (UPenn).

Hexapod-Plattform

Der 2011 vorgestellte Roboter ist eine Weiterentwicklung des RHex. Er ist etwas kleiner und leichter als dieser. Weitere Varianten des Hexapoden sind etwa der für die Forschung und Lehre gedachte Edubot oder der Desert RHex, der für den Einsatz in der Wüste angepasst wurde. Eine kommerzielle Version, der Rugged RHex, wird vom US-Unternehmen Boston Dynamics angeboten.

XRL mit Schwanz - daneben im Größenvergleich der Tailbot (Bild: UPenn/UC Berkeley)

Zusammen mit Kollegen der Universität von Kalifornien in Berkeley (UC Berkeley) haben die Robotiker der UPenn den XRL um einen Schwanz erweitert: Der sitzt oben auf dem Körper. Er ist mit einem Motor ausgestattet, der ihn nach vorne und hinten schwenken kann. Der Schwanz ist etwa so lang wieder Körper des Roboters und wiegt rund 600 Gramm. Fällt der Roboter oder muss er springen, kann er sich damit ausbalancieren.

Fallen und springen

Um zu testen, ob der Schwanz den gewünschten Effekt erzielt, haben die Wissenschaftler verschiedene Tests durchgeführt: Zunächst hängten sie den Roboter in einer Höhe von 1,36 Metern kopfüber auf und ließen ihn fallen. War der Schwanz nicht aktiviert, fiel der Roboter einfach gerade auf den Boden. Konnte er aber den Schwanz bewegen, fing er sich auf dem kurzen Stück ab, so dass er auf seinen Beinen landete.

In einem zweiten Versuch ließen die Forscher den Hexapoden auf eine 62 Zentimeter hohe Kante zulaufen. Fiel er über diese, konnte er sich mit dem Schwanz ebenfalls im Flug abfangen. Indem er den Schwanz, der im Lauf nach hinten geklappt ist, nach vorne schnellt, stabilisiert sich der XRL und kommt auf den Beinen auf. Bei der Landung kommt ihm die Form der Beine zugute: Durch den Halbkreis wirken sie wie Stoßdämpfer.

Fahrender Roboter mit Schwanz

Das Konzept mit dem Schwanz stammt von den Forschern der UC Berkeley um Robert Full: Sie studierten, wie eine Eidechse springt und dabei ihren Schwanz einsetzt, um sich in der Luft zu stabilisieren. Dieses Prinzip imitierten sie und bauten den Tailbot, einen kleinen fahrenden Roboter mit einem aktiv kontrollierten Schwanz, den sie Anfang des Jahres vorstellten.

Zusammen mit den Wissenschaftlern aus Pennsylvania haben sie gezeigt, dass sich dieses Prinzip auch auf größere Roboter übertragen lässt - der XRL ist etwa 60-mal so schwer wie der Tailbot. Die beiden Forschergruppen haben ihre Gemeinschaftsarbeit auf der Konferenz Climbing and Walking Robot (Clawar) 2012 präsentiert. Die Clawar fand in der vergangenen Woche in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland statt.