Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Laufroboter für die Marserkundung entwickelt

Roboter erkunden für uns Menschen unbekannte Planten. Dabei muss die Technik komplexe Aufgaben erfüllen können, wie die selbstständige Fortbewegung oder ein gezieltes Greifen. Das DLR Spacebot Camp 2015, eine nationalen Leistungsschau für bodengestützte Weltraumrobotik, zeigt die neusten Entwicklungen. Auch der Laufroboter Lauron vom FZI Forschungszentrum Informatik am KIT wird hier präsentiert.

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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

„Mit seiner robusten Mechanik, der hohen Mobilität sowie seiner Sensorik ist unser Laufroboter Lauron optimal ausgerüstet für widriges Gelände“, erklärt Teamleiter Arne Rönnau. „Für die kommenden Aufgaben haben wir zusätzlich viel Entwicklungsarbeit in die Steigerung der Autonomie, das Bewältigen komplexer Navigationsaufgaben und die Kartierung der Umwelt sowie schnelles und sicheres Laufen und Greifen gesteckt.“ Lauron besitzt einen länglichen Zentralkörper mit sechs Beinen und einem Greifer an einem der Vorderbeine. In jedem Fuß befinden sich Sensoren die Kollisionen und Bodenkontakt erkennen. Eine Stereo-Kamera sowie ein 3D-Laserscanner liefern Informationen über die Umgebung. Die Aufgabenstellung beim SpaceBot Camp entspricht einem typischen Explorationsszenario auf einer Planetenoberfläche. Die Roboter sollen in der Lage sein, in einem schwierigen Gelände Objekte aufzufinden, zu identifizieren und zu transportieren, um sie schließlich zu einem Gesamtsystem zu montieren.

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Im Spacebot Camp sollen ein Batteriepack und ein Glas mit einer Probe gegriffen werden und zu einer Basisstation transportiert werden. Dazu ist Laurons rechtes Vorderbein mit einem Greifer ausgestattet. Die Ansteuerung ist Aufgabe der Manipulation. Bereits im Dezember haben die Entwickler angefangen, Softwarekomponenten aus dem ersten Spacebot Camp in die neue Softwarestruktur zu übernehmen und die strengeren Konventionen umzusetzen. Aufgrund ihrer Erfahrungen im ersten Spacebot Camp wurde das Konzept der Manipulation völlig überarbeitet. Im ersten Durchgang wurde zur Manipulation lediglich Laurons Vorderbein angesteuert. Dieser ist mit seinen vier Gelenken jedoch nicht in der Lage, Objekte mit beliebigen Lagen anzusteuern. Steht Lauron während der Manipulation auf fünf Füßen, so ist es über die Gelenkwinkel der Beine möglich, in gewissen Grenzen, seinen Schwerpunkt kontrolliert zu verschieben und seinen Körper zu verdrehen. Dies wollen die Entwickler nun für die Manipulation nutzen. So muss z. B. eine Anrückbewegung nicht mehr zwingend durch das manipulierende Bein ausgeführt werden, sondern kann aus dem Stand erzeugt werden.

Um dieses Konzept umzusetzen, werden zwei neue Komponenten entwickelt. Zum einen eine inverse Kinematik, die in der Lage ist für die sechsdimensionale Lage des Lauronkörpers und das manipulierende Bein mit vier Freiheitsgraden zu berechnen. Dabei müssen die Begrenzungen des Bewegungsspielraums des Körpers berücksichtigt werden. Darüber hinaus musste auch die Steuerung des Laufroboters angepasst werden, um die geplanten Griffe ausführen zu können. Die beschriebenen Komponenten wurden unabhängig voneinander implementiert und getestet.

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