Roboy Forscher bauen Roboter so menschenähnlich wie möglich

Ein internationales Forscherteam will einen Roboter bauen, der mit künstlichen Muskeln, Sehnen und Knochen so menschenähnlich wie möglich werden soll. Das gesamte Projekt ist Open Source. Jetzt ist ein Prototyp fertiggestellt.

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Ein Entwicklerteam des Non-Profit-Projektes Roboy aus München hat sich das Ziel gesetzt, einen Roboter zu entwickeln, der dem Menschen im gesamten Auftreten so nahe wie möglich kommen soll. Jetzt haben die Forscher Roboy 2.0 präsentiert, eine erste Version des Roboters, der bereits grundlegende Funktionen beherrscht. „Unser Ziel ist es, einen humanoiden Roboter zu konstruieren, der genau so funktional ist wie der menschliche Körper“, erklärt Rafael Hostettler, Leiter des Roboy-Projekts. „Er soll sich nicht nur bewegen können wie ein Mensch, sondern auch sehen, hören und interagieren können wie wir.“

Roboy tritt in Pedale und spricht

Deshalb vereint das Team mit über 100 Studierenden, Doktoranden und Absolventen der TU München Experten aus verschiedenen Fachbereichen. Gemeinsam arbeiten sie mit einem Netzwerk von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt seit Jahren an der Entwicklung des humanoiden Roboters. Die Neuroprothetik stammt vom Royal Institute of Technology aus Stockholm, die Algorithmik zur Ansteuerung des Roboters von der Chinese University of Hong Kong und von der Oxford University stammt die Belastung von künstlichen Sehnen während deren Wachstums.

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In der aktuellen Entwicklungsstufe kann Roboy bereits auf einem Rad in die Pedale treten, Personen erkennen und einfache Gespräche führen. Schon im Herbst soll er dann Xylophon spielen, im nächsten Jahr bereits Eis verkaufen können. 2020 soll er in der Lage sein, grundlegende medizinische Diagnostiken durchzuführen. Die gesamte Forschung ist Open Source und schafft Grundlagen in der Robotik, künstlichen Intelligenz und audiovisuellen Datenverarbeitung.

Mittels 3D-Druck künstliche Knochen, Muskeln und Sehnen nachbilden

Auch der Aufbau, das Gewicht und die Beschaffenheit der knochenähnlichen Bauteile spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Den menschlichen Körper mechanisch abzubilden ist nur sehr aufwändig möglich. So bilden die Ingenieure mit Methoden wie 3D-Druck, Generativem Design und anderen hochmodernen technologischen Verfahren Knochen, Muskeln und Sehnen nach, anstatt, wie im Roboterbau sonst üblich, Gelenke durch Motoren zu ersetzen.

Für die Entwicklung von Roboy 2.0 nutzt das Team Autodesk Fusion 360 mit Generativem Design. Das erlaubt den Wissenschaftlern im sogenannten generativen Designprozess, das Gewicht wichtiger Bauteile des Roboters deutlich zu reduzieren und die Stabilität gleichzeitig zu erhalten.

Generativ designte Hüften

„Sparen wir in der Hand ein paar Gramm Gewicht, reduzieren sich die Kräfte, die die Hüfte aushalten muss und wir können sie dementsprechend leichter machen“, erklärt Hostettler. „Dadurch können wir wiederum bei allen weiteren Komponenten Gewicht sparen, was Roboy noch agiler macht.“ Kein Selbstzweck, denn Roboy soll langfristig selbstständig Laufen lernen. Für die ersten Schritte ist ein leichter und trotzdem stabiler Stand Pflicht.

Bei Roboy 2.0. wird Generatives Design aktuell in der Hüfte angewandt. Das Team brauchte dank Berechnungen in der Cloud nur drei Tage für die Entwicklung der ersten Prototypenversion. Als nächste zu überarbeitende Teile sind die Kopfschale und die Motorgehäuse in Planung. Mittelfristig soll so sogar die Wirbelsäule mit den beweglichen Elementen des Roboters optimiert werden.

3D-Druck bietet mehr Geometriefreiheit

Autodesk Fusion 360 ermöglicht den Forschern die Kollaboration über Standort- und Ländergrenzen hinweg. Das Tool wurde als eine agile Arbeitsumgebung entwickelt, das es den Forschern möglich macht, in extrem kurzen Entwicklungszyklen, sogenannten Sprints, zu arbeiten. Die einzelnen Projektgruppen können so sehr schnell auf Veränderungen reagieren. Zudem müssen in Fusion erstellte Dateien nicht erst langwierig für den Druck aufbereitet werden, sie lassen sich stattdessen direkt ohne Kompilierungsaufwand in 3D-gedruckte Objekte umsetzen. Bei Roboy 2.0 sind fast alle Teile lasergesintert, d.h. in kunststoffähnlichen Materialien 3D-gedruckt.

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„Klassische Frästeile benötigen etwa 6 bis 8 Wochen Lieferzeit, eine Ewigkeit in der agilen Produktentwicklung“, erklärt Hostettler. „In diesem Zeitraum haben wir bereits 3-4 neue Produktvarianten entwickeln.“ Und die Geometriefreiheit des 3D-Drucks erlaubt es dem Team, Bauteile so zu designen, wie sie sein sollten – nicht, wie sie aufgrund von Fertigungshemmnissen erstellt werden müssen. Die werkzeugfreie Herstellung spart darüber hinaus Zeit und Kosten.

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