Abo
  • IT-Karriere:

Laufroboter mit zentraler Bewegungssteuerung

Roboter lernt Gangarten aus Erfahrungen

Schnelles oder langsames Krabbeln, Klettern oder Steigen - der Laufroboter Amos-WD06, den Göttinger Wissenschaftler entwickelt haben, verfügt über eine Reihe von Gangarten. Das Neue an dem Roboter ist, dass die verschiedenen Bewegungsmuster von nur einem Mustergenerator erzeugt werden. Andere Roboter haben für jede Gangart einen Mustergenerator.

Artikel veröffentlicht am ,
Laufroboter mit zentraler Bewegungssteuerung

Wissenschaftler an der Universität in Göttingen und dem dortigen Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation haben einen Laufroboter entwickelt, der sich wie ein Insekt auf sechs Beinen fortbewegt. Und wie ein Insekt kann er zwischen mehreren Gangarten wechseln. Das Besondere an dem Roboter, der die Bezeichnung Amos-WD06 trägt, ist die Steuerung seiner Beine: Er kommt mit nur einer Steuerungseinheit aus.

 

Stellenmarkt
  1. S. Siedle & Söhne Telefon- und Telegrafenwerke OHG, Furtwangen im Schwarzwald
  2. Bechtle Onsite Services, Oberhausen

Insekten nutzen, je nach Anforderung, verschiedene Gangarten, etwa für schnelles oder langsames Krabbeln oder für die Überwindung von Hindernissen. Solche sich wiederholenden Bewegungsmuster werden - bei Tieren übrigens ebenso wie beim Menschen - von neuronalen Netzen, sogenannten zentralen Mustererzeugern (Central Pattern Generator, CPG) erzeugt.

Roboter mit nur einem Mustererzeuger

Bei Robotern bilden Wissenschaftler solche CPG nach, die die Beine steuern. Im Normalfall verfügt dabei ein Roboter für jede Gangart über einen CPG. Im Gegensatz dazu kommt der Göttinger Roboter Amos-WD06 mit nur einem Mustergenerator aus.

Der CPG, der die Gangarten erzeugt und zwischen ihnen hin- und herschaltet, besteht aus einfachen Verschaltungselementen, die mit zwei neuronalen Einheiten vergleichbar sind. Dieser CPG erzeugt zunächst ein ungeordnetes Bewegungsmuster, das aber in das Muster für einen geordneten Gang überführt werden kann. Wegen des Ausgangspunktes haben die Wissenschaftler den Mechanismus Chaos-Kontrolle genannt.

18 Sensoren

Über 18 Sensoren nimmt Amos-WD06 seine Umgebung wahr. Die Sensoren übermitteln ihre Daten an den CPG, der eine den Gegebenheiten angemessene Gangart auswählt. Die Verbindung zwischen Sensoren und CPG können die Wissenschaftler vorgeben. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Roboter aus eigener Erfahrung lernt.

So haben die Wissenschaftler dem Roboter beispielsweise beigebracht, eine Steigung mit einem möglichst geringen Energieaufwand zu bewältigen. Meldet der Sensor, der den Stromverbrauch misst, dass der Roboter beim Laufen zu viel Energie verbraucht, sucht der Mustergenerator nach einer energiesparenderen Gangart. Diese merkt sich der Roboter und wendet sie an, wenn er wieder eine Steigung bezwingen soll.

Elf Verhaltensmuster

Insgesamt steht dem Roboter ein Repertoire aus elf verschiedenen Verhaltensmustern wie Orientierung, Selbstschutz oder verschiedene Gangarten zur Verfügung, die er zudem miteinander kombinieren kann, schreiben die Wissenschaftler in dem britischen Fachmagazin Nature Physics. 18 Motoren führen die Bewegungen des Roboters aus.

Das Problem ist derzeit, dass der Roboter nur unmittelbar auf ein Hindernis reagieren kann. Gerate es aus dem Fokus der Sensoren, vergesse er, wie er es mit welcher Gangart überwinden müsse, erklärt Max-Planck-Forscher Marc Timme. Der nächste Schritt wird deshalb sein, den Roboter mit einem Speicher auszustatten. "Wenn der Roboter mit einem motorischen Gedächtnis ausgestattet ist, wird er seine Bewegungen vorausschauend planen können."

Insekten und andere Mehrbeiner sind ein beliebtes Vorbild für Roboter. Der Bielefelder Biologe Holk Cruse beispielsweise hat die Bewegungen von Stabheuschrecken beobachtet und ihre Bewegungen auf Roboter übertragen. Die Robotiker am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Bremen haben Roboter nach dem Vorbild eines Skorpions und Skarabäus entwickelt. Sie sind dafür gedacht, in Zukunft fremde Planeten zu erkunden.



Anzeige
Top-Angebote
  1. (u. a. Hell Let Loose für 15,99€, Hitman 2 für 15,49€ und PSN Card 25 Euro [DE] für 21,99€)
  2. (u. a. SanDisk SSD Plus 1 TB für 88€ + Versand oder kostenlose Marktabholung)
  3. (u. a. MacBook 12 m3-7Y32/8 GB/256 GB/Silber für 999€ + Versand oder kostenlose Marktabholung...
  4. (u. a. MacBook 12 m3-7Y32/8 GB/256 GB/Silber für 999€ + Versand oder kostenlose Marktabholung...

copious 19. Jan 2010

Ich meine zum Vergleich Laufroboter wie z.B den Bremer Skorpion vom DFKI. ;) Die...


Folgen Sie uns
       


E-Bike-Neuerungen von Bosch angesehen

Neue Motoren und mehr Selbstständigkeit für Boschs E-Bike Systems - wir haben uns angesehen, was für 2020 geplant ist.

E-Bike-Neuerungen von Bosch angesehen Video aufrufen
Faire IT: Die grüne Challenge
Faire IT
Die grüne Challenge

Kann man IT-Produkte nachhaltig gestalten? Drei Startups zeigen, dass es nicht so einfach ist, die grüne Maus oder das faire Smartphone auf den Markt zu bringen.
Von Christiane Schulzki-Haddouti

  1. Smartphones Samsung und Xiaomi profitieren in Europa von Huawei-Boykott
  2. Smartphones Xiaomi ist kurz davor, Apple zu überholen
  3. Niederlande Notrufnummer fällt für mehrere Stunden aus

Hyundai Kona Elektro: Der Ausdauerläufer
Hyundai Kona Elektro
Der Ausdauerläufer

Der Hyundai Kona Elektro begeistert mit Energieeffizienz, Genauigkeit bei der Reichweitenberechnung und umfangreicher technischer Ausstattung. Nur in Sachen Emotionalität und Temperament könnte er etwas nachlegen.
Ein Praxistest von Dirk Kunde

  1. Carver Elektro-Kabinenroller als Dreirad mit Neigetechnik
  2. Elektroauto Neuer Chevrolet Bolt fährt 34 km weiter
  3. Elektroauto Porsches Elektroauto Taycan im 24-Stunden-Dauertest

Harmony OS: Die große Luftnummer von Huawei
Harmony OS
Die große Luftnummer von Huawei

Mit viel Medienaufmerksamkeit und großen Versprechungen hat Huawei sein eigenes Betriebssystem Harmony OS vorgestellt. Bei einer näheren Betrachtung bleibt von dem großen Wurf allerdings kaum etwas übrig.
Ein IMHO von Sebastian Grüner


      •  /