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Hexapod Schneller als das Vorbild: Zweifuß-Gang beschleunigt sechsbeinigen Roboter

| Redakteur: Sariana Kunze

Forscher der ETH Lausanne und der Université de Lausanne, beide Schweiz, haben eine neue Gehtechnik für sechsbeinige Roboter entwickelt. Das Robotersystem nutzt nun für die Fortbewegung lediglich zwei statt vorher drei Beine. Somit ist der Hexapod nun auch schneller als sein Insekten-Vorbild.

Sechsbeiniger Roboter der ETH Lausanne wird mit Zweifuß-Gang schneller als Insekten.
Sechsbeiniger Roboter der ETH Lausanne wird mit Zweifuß-Gang schneller als Insekten.
(Bild: Alain Herzog/2017 EPFL)

Wenn Wirbeltiere laufen, zeigen ihre Beine einen minimalen Kontakt mit dem Boden. Aber Insekten sind anders. Diese sechsbeinigen Kreaturen laufen am schnellsten mit einem dreiseitigen Stativgang, wo sie drei Beine auf dem Boden haben - zwei auf einer Seite ihres Körpers und einer auf der anderen Seite. Der Stativgang hat schon lange Ingenieure inspiriert, die sechsbeinige Roboter entwerfen, aber ist es zwangsläufig der schnellste und effizienteste Weg für bio-inspirierte Roboter, sich auf dem Boden fortzubewegen? "Wir wollten feststellen, warum Insekten einen Stativgang verwenden und identifizieren, ob es in der Tat der schnellste Weg für sechsbeinige Tiere und Roboter ist, um zu gehen", sagte Pavan Ramdya, Co-Lead und entsprechender Autor der Studie. Um die verschiedenen Kombinationen zu testen, nutzten die Forscher einen evolutionär ähnlichen Algorithmus, um die Gehgeschwindigkeit eines simulierten Insektenmodells auf der Basis von Taufliegen zu optimieren. Mit dem Zweifuß-Gang haben die Forscher an der EPFL und UNIL nun gezeigt, dass es in der Tat einen schnelleren Weg für Roboter gibt, um sich auf flachem Boden fortzubewegen.

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Ganggeschwindigkeit des Hexapods erhöhen

"Das grundsätzliche Konzept ist keineswegs neu. Ein weiteres Beispiel unter vielen anderen in diesem Bereich ist der StemiI Hexapod", erklärt Mathias Brandstötter von Robotics - Institut für Robotik und Mechatronik der Joanneum Research Forschungsgesellschaft. "Die Kollegen haben es jedoch durch Versuche geschafft, die Ursache für die gewählte Gangart biologischer Vorbilder zu finden und gleichzeitig die Ganggeschwindigkeit des Hexapods erhöht. Dies ist eine schöne Erkenntnis, wird aber die sinnvolle Einsatzfähigkeit derartiger Roboter nicht wesentlich beeinflussen", so Brandstötter. Bebeinte mobile Roboter hätten derzeit kaum nennenswerte Anwendungen in realen Umgebungen.

Roboterfortbewegung verändert sich

Mittels speziellen Algorithmen haben die Wissenschaftler verschiedene Gangarten von Insekten auf horizontalen sowie vertikalen Ebenen miteinander verglichen. Das Ergebnis zeigt, dass sich der Zweifuß-Gang auf horizontalen und der Dreifuß-Gang auf vertikalen Flächen bewährt. Zusätzlich haben die Forscher Experimente mit der Taufliege Drosophila melanogaster durchgeführt. Deren klebrige Beine sind mit Polymer umhüllt worden.

Sobald die haftenden Füßchen der Fliege abgedeckt waren, änderte diese ihren Dreifuß-Gang in einen Zweifuß-Gang, da sie in der Vertikale keinen Halt mehr hatte. "Dieses Resultat zeigt, dass Insekten im Gegensatz zu Robotern ihre Gangart unter bestimmten Umständen ändern können", sagt Mitautor Robin Thandiackal. Die Forscher sind davon überzeugt, dass ihre Forschungsarbeit zum Verständnis tierischer und robotischer Fortbewegung beiträgt.

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