Roboter

Mabel rennt

Mabel ist ein Laufroboter aus den USA, der 2008 fertiggestellt wurde. Von einem Beinbruch genesen, läuft er nun schneller als viele andere Roboter.

Artikel veröffentlicht am 17. August 2011, 12:07 Uhr, Werner Pluta

Laufroboter Mabel: Steuerung weiterentwickelt (Bild: University of Michigan/Screenshot: Golem.de)

Laufen ist für Roboter eine schwierige Aufgabe. Wissenschaftler in den USA haben es geschafft, dem Laufroboter Mabel das Rennen beizubringen. Damit ist Mabel der schnellste Roboter auf zwei Beinen mit Knien.

Robotergang studieren

Mabel ist ein Laufroboter, der bereits 2008 an der Universität des US-Bundesstaates Michigan in Ann-Arbor in Kooperation mit der Carnegie-Mellon-Universität Pittsburgh im US-Bundesstaat Pennsylvania entwickelt wurde. Zweck des Roboters ist, den Gang auf zwei Beinen zu studieren und Methoden zu entwickeln, um die Energieeffizienz, die Geschwindigkeit und die Stabilität des Roboters zu verbessern.

Mabel besteht aus einem Torso mit zwei Beinen. Wie bei einem Menschen ist dieser schwerer als die Beine. Jedes Bein wird von zwei Motoren angetrieben, die aus Gründen der Gewichtsverteilung alle im Torso untergebracht sind - so konnten die Beine leichter sein. Federn übernehmen die Aufgabe von Sehnen. Das ermöglicht einen dem Menschen sehr ähnlichen Gang. Der Roboter läuft im Kreis und ist dabei an einem drehbaren Gestell aufgehängt. Ein Computer sorgt für die Steuerung.

Steuerung weiterentwickelt

Seither haben die Wissenschaftler das Steuerungssystem kontinuierlich weiterentwickelt. Inzwischen haben sie Mabel sogar das Rennen beigebracht. Wie ein Mensch befindet sich auch Mabel beim Laufen komplett in der Luft. Für etwa 40 Prozent der Dauer eines Laufschrittes hat sie keinen Fuß auf dem Boden. Bei anderen Robotern seien es gerade mal zehn Prozent, erklären die Wissenschaftler. Zwischen sieben und zehn Zentimeter hebt der Roboter die Füße vom Boden.

Die Steuerung funktioniert autonom. Die Laufsequenz wird ohne Intervention durch einen Menschen durchgeführt. Der einzige menschliche Eingriff ist der Befehl, vom Gehen ins Laufen zu wechseln. Alles Weitere macht das Steuersystem des Roboters. Hat es den Eindruck, dass Mabel zu schnell läuft, bremst es den Roboter automatisch, so dass die Geschwindigkeit zuweilen stark schwankt.

Schneller als Asimo

Mabels Durchschnittsgeschwindigkeit beim Laufen beträgt 7 km/h. Sie schafft aber sogar bis zu 11 km/h. Im Vergleich mit einem Menschen ist das relativ langsam: Ein olympischer Sprinter kommt auf 36 km/h. Für Roboter ist die Geschwindigkeit jedoch beachtlich: Hondas Roboter Asimo oder Hitachis Emiew etwa schaffen im Schnellgang gerade mal 6 km/h. Der in München entwickelte Laufroboter Lola schleicht mit 2 km/h vorwärts.

Die Erkenntnisse, die die Wissenschaftler mit Mabel gewinnen, ermöglichten sehr interessante Anwendungen, sagt Jonathan Hurst, einer der Entwickler des Roboters. So könnten darauf basierend Exoskelette entwickelt werden, die es gelähmten Menschen ermöglichten zu gehen, oder Prothesen, die wie das biologische Vorbild funktionierten.

Keine Kameras

Auf Kameras und andere Sehsysteme, mit denen der Roboter Hindernisse erkennen könnte, haben die Entwickler verzichtet. Stattdessen setzten sie darauf, dass der Roboter mit seinem federnden Gang auch Hindernisse meistert.

Im vergangenen Jahr mussten die Wissenschaftler aber feststellen, dass das nicht immer funktioniert. Sie versuchten, Mabel das Laufen über Hindernisse beizubringen. Dafür legten sie ihr verschieden dicke Bretter in den Weg, um herauszufinden, wie sie darauf reagierte. Das Experiment endete jedoch im Krankenhaus: Mabel strauchelte zunächst, konnte sich aber wieder abfangen. Beim nächsten Durchgang stolperte der Roboter, fiel hin und brach sich ein Bein.