Montag, 18. Juni 2012

Vorbild Gottesanbeterin: Sechsbeiniger Roboter soll Infrastruktur auf fremden Himmelskörpern bauen


Der Roboter "Mantis" soll eigenständig fremde Himmelskörper erkunden und dort mit seinen Greifern eine Infrastruktur aufbauen können (Illu.). | Copyright: DFKI GmbH

Bremen (Deutschland) – Bremer Wissenschaftler entwickeln derzeit eine neue Form von Erkundungssystem für fremde Himmelskörper: Nach dem Vorbild einer Gottesanbeterin soll der sechsbeinig bionisierte Körper des Roboters mit der Bezeichnung "Mantis" (Gottesanbeterin) verschiedene Laufmuster ausführen und dadurch auf Monden, Asteroiden und Planeten selbst steile Krater und Geröllfelder meistern sowie mit seinen Vorderbeinen manipulieren können.

Indem er aus seinen Erfahrungen lernt, soll er nach und nach immer zielsicherer handeln. Das jetzt gestartete Projekt LIMES wird mit rund 3,7 Mio. Euro vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert. Die Laufzeit beträgt vier Jahre. LIMES steht für “Learning Intelligent Motions for Kinematically Complex Legged Robots for Exploration in Space”.

Das System soll die zwei vorderen seiner sechs Beine nicht nur zum Laufen, sondern auch zum Greifen von Gegenständen einsetzen können. Dafür hebt es – wie die Gottesanbeterin – den Oberkörper an (s. Abb.)."

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"Die Herausforderung ist, Laufmuster für unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten zu erlernen, in denen alle sechs Beine trotz verschiedener Aufgaben im Einklang arbeiten", erklärt Prof. Dr. Frank Kirchner, Leiter des DFKI Robotics Innovation Center und der Arbeitsgruppe Robotik an der Uni Bremen. Die vielen Gelenke, verteilt auf mehrere Beine, ermöglichen viele verschiedene Bewegungsmuster. So könne der Roboter seine Körperhaltung den Gegebenheiten anpassen - und sicher in unbekanntem Gelände manövrieren.

Das Projektziel der Forscher ist es, dem Roboter Algorithmen für verschiedene Laufmodi mitzugeben: "Diese können etwa auf energiesparendes oder vorsichtiges Fortbewegen ausgelegt sein. Stolpersteine, Krater und Hügel erfühlt Mantis mit taktilen Sensoren, die er in den Sohlen trägt." Durch eine Kamera im Kopf erstellt er ein 3D-Bild der Umgebung. Die Daten werden per Satellit zur Erde übertragen. Der Mensch gibt dem Roboter Befehl, welches Ziel angesteuert werden soll. "Mantis wählt anhand der Daten das passende Laufmuster aus seiner sogenannten Verhaltensbibliothek. Er erkennt Hindernisse und weicht dann von selbst aus", sagt Sebastian Bartsch, DFKI-Informatiker und Projektleiter. Nach jeder Aktion bewertet der Roboter seine Entscheidung. "Zum Beispiel fragt er sich: War mein Energieverbrauch gut? Wenn nicht, handelt er künftig in ähnlicher Lage anders", sagt Bartsch. So baue der Roboter seinen Erfahrungsschatz stetig aus.

Die Bewegungsmuster sind in Simulationen vorgelernt, die außerirdische Bedingungen nachstellen: Gravitation, Lichtverhältnisse, Steigungen. Reale Tests folgen in der Weltraum-Explorationshalle des DFKI, einem 288 Quadratmeter großen Testgelände mit künstlicher Kraterlandschaft.

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