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Auf Trab gebracht Vierbeiniger Roboter lernt energiesparend zu laufen

Quelle: TU München 2 min Lesedauer

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Wenn Vierbeinige Lebewesen ihren Lauf beschleunigen, kommen sie automatisch ins Traben, weil man so Energie spart. Das kann jetzt auch ein Roboter von der TU München.

Das ist der vierbeinige Roboterhund Bert. Mit ihm haben Forscher der TU München nun einen Durchbruch in Sachen Erkenntnisse über die energiesparendsten Fortbewegungsarten erreicht ...(Bild: TU München / A. Heddergott)
Das ist der vierbeinige Roboterhund Bert. Mit ihm haben Forscher der TU München nun einen Durchbruch in Sachen Erkenntnisse über die energiesparendsten Fortbewegungsarten erreicht ...
(Bild: TU München / A. Heddergott)

Dass Vierbeiner ab einer bestimmten Laufgeschwindigkeit in den energieschonenden Trab übergehen, ist schon seit über 40 Jahren bekannt, sagen Forscher von der Technischen Universität München (TUM). Nun ist es mit Blick auf sensorbasierte Robotersysteme und „intelligente“ Assistenzsysteme gelungen, das Verhalten auf die Bewegung von Robotern zu übertragen. Experten sprechen von intrinsischer Dynamik, die Menschen und Tiere für ihre energieeffiziente Bewegungen nutzen. Sie passen zum Beispiel die Steifigkeiten ihrer Muskeln an, wenn sie auf einem härteren Untergrund laufen. Diese instinktiven Anpassungen geschehen automatisch und sind schwer zu identifizieren, heißt es. Das gelte sowohl für den Menschen als auch für komplexe Robotersysteme.

Mit dem Bert der sparsamsten Bewegung auf der Spur

Doch durch ein neues Tool der TUM habe man die Wissenslücke nun aber schließen können. Damit ist es also möglich herauszufinden, welche Bewegungen eines Systems besonders ökonomisch sind. Ein wichtiges Testobjekt ist der Bert. Er ist ein vierbeiniger Roboter, der aussieht wie ein kleiner Hund. Bert wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entworfen. Diese Forschung fokussierte sich auf „effiziente und vielseitige Fortbewegung mit Beinen“ und wird über einen ERC Advanced Grant durch die EU gefördert. Die beteiligten Experten identifizierten dabei sechs Bewegungsmuster für den mechanischen Vierbeiner, die in einer Welt ohne Reibung keinerlei Energie bedürfen, wie man betont. Sie entsprechen teilweise bekannten Gangarten von Vierbeinern (Gehen, Trab oder Hüpfen). Damit habe man die Hypothese bestätigt, dass effiziente Gangarten durch Ausnutzung natürlicher Schwingungsmuster erreicht werden könnten.

Roboterrennen bestätigt die Hypothese in der Praxis

Um diese Bewegungen in einem normalen System (also mit Reibung) umzusetzen, wurde nun ein computergesteuerter Regler implementiert, der im richtigen Moment einen Impuls gibt, heißt es. Man könne sich das dann ähnlich vorstellen, wie bei einem Kind, das auf einer Schaukel sitzt und am höchsten Punkt einen Energieimpuls durch seine Eltern bekommt, um es anzuschubsen. Doch da gibt es einen Unterschied! Denn der Mensch benötigt zum exakten Timing nicht jede Menge Gleichungen im Kopf – er macht das halt intuitiv. Dem Roboter müsse aber der richtige Rhythmus beigebracht werden. Per Wettrennen zwischen drei Bert-Modellen offenbarte sich die Richtigkeit der Hypothese. Denn der Roboterhund, der die Methode der intrinsischen Bewegung beherrscht, hat sich dabei eher hüpfend und viel dynamischer sowie schneller voranbewegt als seine Geschwister, die auf konventionellere Bewegungsmuster programmiert waren.

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