GOAT: Autonomer Roboter passt unterwegs seine Form der Umgebung an

Teaserbild-Quelle: CREATE EPFL

Das Kugelgürteltier lässt grüssen: An der ETH Lausanne wurde ein autonomer Roboter entwickelt, der sich unterwegs von A nach B seine Form spontan ans Gelände anpassen kann, sodass er je nachdem rollend, schwimmend und fahrend ans Ziel gelangt. Trotz seiner Flexibilität verbraucht er laut seinen Erfindern weniger Energie als herkömmliche Roboter.

Quelle: CREATE EPFL

Macht er Gämsen Konkurrenz? - GOAT-Roboter im Kugelmodus.

Die Tierwelt hat sich an unwirtliche Umgebungen angepasst und dabei erstaunliche Fähigkeiten entwickelt: Während Gämsen, Steinböcke oder Geissen mit Leichtigkeit beinahe senkrechte Felswände hinaufklettern, rollt sich das Kugelgürteltier bei Gefahr zur beinahe perfekten Kugel ein.

Sind Roboter zu Ähnlichem fähig? Und was braucht es dazu? Denn: Soll sich ein autonomen Roboter zu einem bestimmten Ziel aufmachen, bedeutet für ihn jedes Hindernis und jede Abweichung vom vorgegebenen Weg nicht nur einen physischen, sondern vor allem auch einen rechnerischen Aufwand.

GOAT - talentiert wie eine Geiss und "Good over all terrains"

An der ETH Lausanne (EPFL) wurde mit GOAT - ein Akronym für "Good over all terrains" - ein Roboter entwickelt, der ebenso geschickt ist und dazu spontan seine Fortbewegungsweise oder vielmehr seinen Form an die Topographie anpassen kann. Inspiration fand das Team unter der Leitung von Josie Hugues vom CREATE Lab der EPFL in der Tierwelt. Zum Beispiel bei Kängurus, Kakerlaken, Spinnen und Kraken. Dabei entstand laut Medienmitteilung der EPFL ein neuartiges Modell für die Fortbewegung und Steuerungs von Robotern: GOAT könne dank seines flexiblen aber robusten Designs in Bewegung spontan zwischen einer flachen Form und einer Kugel morphen. Und damit fährt. rollt oder schwimmt der künstliche Kerl gar, je nach dem, was die Situation erfordert.

Auch wenn GOAT unter Umständen auf dem Weg von A nach B mehrmals seine Gestalt wechselt, verbraucht er laut EPFL im Vergleich zu einem Roboter mit Gliedmassen oder etwa Rändern weniger Energie. „Während die meisten Roboter den kürzesten Weg von A nach B berechnen, berücksichtigt GOAT sowohl die Fortbewegungsart als auch den zu beschreitenden Weg“, erklärt Hughes. „Anstatt zum Beispiel ein Hindernis wie einen Bach zu umgehen, kann ihn GOAT durchschwimmen. Ist sein Weg hügelig, roll er als Kugel passiv den Hang hinunter und spart so Zeit und Energie, macht das Rollen keinen Sinn mehr, fährt er wieder aktiv.“ Wie die EPFL weiter schreibt, könne durch die Kombination aus aktiver Rekonfiguration und passiver Anpassung, die nächste Generation flexibler Roboter die Natur sogar übertreffen.

Wenn der Roboter zur Kugel morpht

Video zum Projekt der EPFL.

Konkret besteht der Roboter aus einem Rahmen respektive aus zwei sich kreuzenden, elastischen Glasfaserstäben und vier motorisierten Felgenrädern. Dafür, dass er seine Form verändern kann, sorgen zwei von einer Winde angetriebene Kabel, die sich wie Sehnen zusammenziehen und den Rahmen zusammenziehen, sodass er zur Kugel wird. Batterie, Bordcomputer und Sensoren - sie haben ein Gewicht von insgesamt zwei Kilogramm - sind in der Mitte des Rahmens aufgehängt, sodass sie im Kugelmodus gut geschützt sind. Letztes lässt sich mit mit der Art und Weise vergleichen, mit der Igel ihren Unterbauch schützen, wenn sie sich zusammrollen.

Über Augen oder vielmehr eine Kamera verfügt der Roboter übrigens nicht: Er ist lediglich mit einem Satellitennavigationssystem sowie einem Gerät, dass seine Ausrichtung feststellt, versehen. Dies weil er laut seinen Erfindern „einfach nicht genau wissen muss, was auf seinem Weg liegt“. Dank seiner Anpassungsfähigkeit benötige GOAT keine komplexe Sensorik, erklärt Max Polzin, Doktorand am CREATE Lab. „Er kann die Umgebung nutzen, selbst wenn er nur sehr begrenzte Kenntnisse über sie hat, um den besten Weg zu finden: den Weg des geringsten Widerstands.“

Gemäss Hugues und ihre Kollegen sind die Einsatzmöglichkeiten von GOAT vielfältig: Sie reichen von der Umweltüberwachung über Katastrophenhilfe bis hin zur Erforschung des Weltalls. - Bevor es so weit ist, sollen GOATs Algorithmen verbessert werden. Dies, um seine Fähigkeiten weiter zu optimieren und um seine Grössen verändern zu können, sodass er je nachdem mit unterschiedlichen Nutzlasten unterwegs sein kann. (mai/mgt)