Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/0805/59917.html    Veröffentlicht: 23.05.2008 16:12    Kurz-URL: https://glm.io/59917

Skorpione und Skarabäen erforschen fremde Planeten

Laufroboter sollen unzugängliche Orte auf Mond und Mars erkunden

Fahrzeuge auf Rollen sind bewährte Fortbewegungsmittel. Doch sie kommen nicht überall hin. Sie können beispielsweise nicht in Krater auf fremden Planeten vordringen. Die Robotiker des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz haben deshalb Laufroboter entwickelt, die sich auch in unzugänglichem Gelände fortbewegen können. Die Vorbilder fanden sie in der Natur.

Etwas schwerfällig und mit abgehackten Bewegungen stakst der achtbeinige Roboter die Anhöhe hinauf. Doch auf Eleganz kommt es auf fremden Planeten nicht an. Für deren Erforschung bedarf es anderer Fähigkeiten. Zum Beispiel eines guten Klettervermögens - und darüber verfügt der Laufroboter Scorpion.

Die Laufroboter Scorpion (vorne) und Scarabaeus
Die Laufroboter Scorpion (vorne) und Scarabaeus
Der 60 Zentimeter lange Roboter ist eigens dafür entworfen worden, in tiefe und schwer zugängliche Meteoritenkrater hinabzusteigen, wie sie etwa auf dem Mars zu finden sind. An deren Grund hoffen Wissenschaftler Hinweise auf Wasser oder organisches Leben zu finden. Räderfahrzeuge wie Opportunity, das 2004 auf dem Mars gelandet ist, können jedoch nicht in diese Krater hineinfahren. Die Abhänge sind meist zu steil für ein Fahrzeug mit Rädern. Außerdem ist es schon knapp unterhalb des Kraterrandes stockfinster. Ein mit Solarzellen betriebener Rover würde dort aus Energiemangel liegenbleiben.

Laufroboter Scorpion
Laufroboter Scorpion
Für einen Laufroboter jedoch ist das schwere Gelände kein Hindernis. Tapfer kämpft sich der Scorpion den steilen Abhang im Robotiklabor des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen hinauf. Wie sein Name verrät, haben die Robotiker um Dirk Spenneberg für seine Konstruktion einem Skorpion auf die Füße geschaut und seine Bewegungen zum Vorbild für das Laufmuster des Roboters genommen.

Laufroboter Scarabaeus mit Greifer
Laufroboter Scarabaeus mit Greifer
Allerdings wollen Wissenschaftler auf der Erde nicht nur wissen, wie es in einem Krater aussieht. Sie möchten auch gern Gesteinsproben von fremden Planeten analysieren. Das ist die Aufgabe für Scarabaeus, den weiterentwickelten, großen Bruder des Robo-Skorpions. Mit den Klauen an seinen sechs Beinen greift der 80 Zentimeter große metallische Käfer nach Gesteinsproben und sammelt sie ein. Er sieht mit Hilfe eines Laser-Scanners geeignete Steine und nimmt sie ins Visier. Dann hebt er die Klaue, visiert erneut und greift zu. Ein Drucksensor erkennt, wenn die Klaue Kontakt zum Stein hat, und schließt die drei Greifer um den Stein. Dann hebt der Roboter die Probe hoch und legt sie in ein Fach auf seinem Rücken.

Scorpion von vorn
Scorpion von vorn
Damit den Robotern auch in einem dunklen Krater nicht der Strom ausgeht, werden sie nicht von Solarzellen, sondern von Akkus mit Energie versorgt. Damit diese nicht zu sehr belastet werden, ist das elektronische Innenleben der beiden Roboter eher bescheiden: So steuert ein gerade mal 48-Megahertz-Controller die Beine des Scorpion. Denn Energie ist der kritische Punkt von Laufrobotern, erläutern die Bremer Entwickler: Laufen verbraucht mehr Energie als Fahren. Dazu kommt, dass Scarabaeus und Scorpion sogar Strom brauchen, wenn sie sich nicht bewegen: Damit der Körper nicht auf dem Boden liegt, sind die Motoren auch aktiv, wenn die beiden Laufroboter stehen.

In einem Weltraumeinsatz würde deshalb ein Rover die Laufroboter zum Einsatz fahren. Haben sie ihre Aufgabe im unwegsamen Gelände erledigt, kehren sie zum Fahrzeug zurück, das sie wieder zum Landefahrzeug transportiert.

Energieeffizienz sei auch ein Grund dafür, dass der Scarabaeus zwei Beine weniger hat als der Scorpion, erläutert einer der Bremer Robotiker. Dazu komme, dass die Koordination von sechs Beinen weniger komplex sei und der Käfer auf ebenem Gelände schneller laufe als der Skorpion. Mit einer Geschwindigkeit von etwa 55 Zentimetern pro Sekunde hängt er seinen kleinen Bruder ab, der nur etwa 30 Zentimeter pro Sekunde schafft. Dessen Spezialität ist das Klettern in Krater, wo er mit zwei Beinen mehr besser vorankommt.

Laufroboter im Labor
Laufroboter im Labor
Um die Roboter auf ihre Missionen auf fremden Himmelskörpern vorzubereiten, haben die Bremer Robotiker in ihrem Institut ein Stück Weltraum nachgebaut: einen Krater mit steil abfallenden Rändern. Grelle Scheinwerfer sorgen für die besonderen, extraterrestrischen Lichtverhältnisse: gleißend helles Licht in der Sonne und nachtschwarze Schatten hinter Steinen oder in Kratern. Um die geringere Schwerkraft zu simulieren, werden die Roboter an einem Portalkran mit einem Gegengewicht aufgehängt.

Solche Tests unter den fremden Bedingungen sind sehr wichtig. So stellt der krasse Wechsel von Hell und Dunkel viel höhere Ansprüche an die Systeme zur Bilderkennung und -verarbeitung als auf der Erde. Dafür sind die beiden Roboter im Weltraum zu beachtlichen athletischen Leistungen fähig: Während die irdische Gravitation den Scorpion zwingt, schwerfällig vorwärts zu stapfen, würde er auf dem Mars leichtfüßig 20 Zentimeter hohe Sätze machen.  (wp)


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Links zum Artikel:
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI): http://www.dfki.de/web/index_html?set_language=de&cl=de
DFKI - Forschungsgruppe Robotik : http://www.dfki-bremen.de/robotik/

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