Die Zukunft der Robotik bewegt sich vielleicht weder auf zwei Beinen noch auf vier Beinen oder mit Flügeln fort. Vielleicht rollt sie auf 20 Beinen in jede Richtung.
Forscher der Duke University haben „Argus“ vorgestellt, einen 20-beinigen Experimentalroboter, der sich in jede Richtung gleichermaßen gut bewegen kann. Anders als humanoide Roboter oder vierbeinige, von Tieren inspirierte Maschinen wurde Argus nach einer völlig anderen Idee entwickelt: ausgewogene Bewegung aus jedem Winkel.
Der Körper des Roboters besteht aus 20 teleskopierbaren Beinen, die sich von einem zentralen Kern nach außen erstrecken; jedes Bein verfügt über eine eigene Tiefensichtkamera. Diese Anordnung verschafft Argus nahezu vollständige Kenntnis seiner Umgebung und ermöglicht es ihm, zu rollen, zu klettern, sich zu stabilisieren und zu navigieren, ohne sich zuvor selbst drehen zu müssen.
„Argus in Bewegung zu sehen, ist etwas völlig anderes, als jeden anderen Roboter zu beobachten, mit dem wir bisher gearbeitet haben“, sagte Jiaxun Liu, Mitautor an erster Stelle und Doktorand im General Robotics Lab der Duke University. „Als wir ihn zum ersten Mal zwischen Bäumen und in unwegsamem Gelände navigieren sahen, sogar bei heftigen Kollisionen, wussten wir, dass dies etwas ganz anderes war.“
Entwickelt nach dem Prinzip dynamischer Symmetrie
Das Team der Duke University erklärt, der Roboter sei nach einem mathematischen Designprinzip namens „dynamische Isotropie“ entwickelt worden. Dieses misst, wie gleichmäßig ein Roboter in jede Richtung beschleunigen kann.
Die meisten modernen Roboter, darunter Humanoide, Drohnen und Vierbeiner, erreichen dieser Skala zufolge einen Wert von weniger als 0,6, so die Forscher. Argus soll einen Wert von 0,91 erreicht haben und damit nahe am theoretischen Maximum liegen.
Statt das Aussehen in den Mittelpunkt zu stellen, konzentrierte sich das Team darauf, was der Roboter physisch leisten konnte – unabhängig von seiner Ausrichtung.
„Die meiste Robotikforschung hat Symmetrie als eine Frage des Körperbaus betrachtet. Wir argumentieren jedoch, dass die leistungsfähigere Symmetrie auf der Ebene dessen liegt, was der Roboter leisten kann“, sagte Boyuan Chen, Direktor des General Robotics Lab der Duke University und leitender Forscher des Projekts.
Chen fügte hinzu: „Wenn ein Roboter in jede Richtung gleichermaßen gut beschleunigen kann, muss er der Welt nicht mehr in einer bestimmten Weise zugewandt sein. Vorwärts und rückwärts werden dasselbe. Links und rechts werden dasselbe. Das gesamte Problem der Robotersteuerung nimmt einen anderen Charakter an.“
Die Beine des Roboters sind rund um eine von einem Dodekaeder inspirierte Struktur angeordnet – eine geometrische Form mit 12 fünfeckigen Flächen. Dadurch erhält die Maschine eine nahezu gleichmäßige Kraftverteilung und Sichtbarkeit in alle Richtungen.
Auf Sand, Waldwegen und Wänden getestet
Nach Angaben des Forschungsteams wurde Argus zunächst in einer Simulation trainiert, bevor er in realen Umgebungen auf dem Campus der Duke University getestet wurde.
Der Roboter rollte erfolgreich über Gras, Sand, nassen Boden, Waldgelände und Beton und blieb unabhängig von seiner Ausrichtung stabil. Die Forscher erklärten, er könne sich nach einem Stoß schnell wieder aufrichten und selbst dann weiterarbeiten, wenn mehrere Beine beschädigt seien.
Bei einer weiteren Demonstration kletterte Argus vertikal zwischen eng beieinanderstehenden Wänden, indem er abwechselnd Druck und Schubkraft zwischen verschiedenen Beingruppen einsetzte. Die Maschine transportierte außerdem eine Nutzlast von 10 Pfund bei nahezu voller Geschwindigkeit und schob einen großen Würfel, während sie kontinuierlich weiterrollte.
Die Forscher erklären, Argus sei als mehr als ein einzelner Roboterprototyp gedacht. Das übergeordnete Ziel besteht darin, einen Rahmen für die Entwicklung künftiger Roboter zu schaffen, die auf ausgewogener Bewegung statt auf biologischer Nachahmung basieren.
„Wir sehen Argus als das erste Mitglied einer viel größeren Familie dynamisch symmetrischer Maschinen“, sagte Chen. „Roboter, die weder Hunde noch Menschen nachahmen müssen, um agil, robust und nützlich zu sein.“
Mehr darüber, wohin sich die Robotik der nächsten Generation entwickeln könnte, erfahren Sie in der Berichterstattung von eWeek über XPENGs Plan, bis 2026 humanoide Roboter im gesamten APAC-Raum in Massenproduktion herzustellen.