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MIT-Projekt Cheetah 3 Roboter-Vierbeiner findet auch ohne optische Sensoren seinen Weg

Kameraaugen sind für viele Roboter eine wichtige Orientierungshilfe. Nicht so für Cheetah 3: Der Roboter-Vierbeiner kommt auch ohne optische Sensoren beeindruckend gut zurecht.
09.07.2018 - 15:28 Uhr Kommentieren
Trittsicher auch ohne optische Sensoren. (Foto: MIT)
Roboter Cheetah 3

Trittsicher auch ohne optische Sensoren. (Foto: MIT)

Berlin Steine in den Weg gelegt zu bekommen, ist für Cheetah eine ganz normale Erfahrung. Der vierbeinige Roboter, den Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) jetzt in seiner dritten Entwicklungsstufe vorgestellt haben, ist darauf trainiert, sich durch plötzlich auftauchende Hindernisse nicht vom Weg abbringen zu lassen. Ein paar Steine oder Holzstücke, die ihm seine Entwickler in den Weg legen, können ihn ebenso wenig aus dem Tritt bringen wie Treppenstufen, eine hohe Schwelle oder andere bauliche Gemeinheiten.

Dabei verfügt Cheetah 3 nicht einmal über „Augen“: Auf Kameras, für autonom agierende Roboter normalerweise eine der wichtigsten Orientierungshilfen, haben die MIT-Forscher um Sangbae Kim ganz bewusst verzichtet. „Verlässt man sich auf visuelle Informationen, muss der Roboter sehr exakt positioniert werden – das macht ihn langsam“, erläutert Kim. Bilderrauschen oder fehlende Beleuchtung seien weitere mögliche Störfaktoren. „Deshalb wollten wir einen Roboter, der sich mehr auf tastbare Informationen verlässt.“

Genau das gelingt dem Roboter-Vierbeiner Cheetah in beeindruckender Weise: Sowohl auf dem Laufband als auch beim Treppensteigen macht der Roboter eine gute Figur – zumindest soweit ein hundegroßes Maschinenwesen mit Knickbeinen eine gute Figur machen kann. Hindernisse wie ein paar lose Holzstücke auf den Treppenstufen können ihn zwar stolpern lassen, er bleibt aber auf den Beinen und kann sich rasch wieder in Laufposition bringen. Selbst kräftige Stöße von der Seite werfen den Roboter nicht um.

Verantwortlich für Cheetahs Standfestigkeit sind zwei von Kim und Kollegen entwickelte Algorithmen. Der eine stützt sich auf Daten von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen sowie der aktuellen Position der Beine, um damit die optimale Schrittfolge zu berechnen. „Bei diesem Algorithmus geht es um die Frage: Wann ist sicherste Zeitpunkt, um einen Schritt auszuführen?“ erläutert Kim.

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    Der zweite Algorithmus berechnet verschiedene Positionen von Körper und Beinen des Roboters ein halbe Sekunde voraus. Dadurch soll der Roboter in der Lage sein, rasch auf unvorhergesehene Situationen zu reagieren. „Nehmen wir an, jemand versetzt dem Roboter einen Stoß in die Seite“, so Kim. „Der Algorithmus muss dann entscheiden: Es gibt eine unerwünschte Beschleunigung auf der linken Seite, daher muss ich entsprechend Kraft in der Gegenrichtung ausüben, um dieser Beschleunigung entgegen zu wirken.“ Um rasch reagieren zu können, führt der Algorithmus diese Berechnungen alle 50 Millisekunden für jedes Bein aus.

    Mit ihrem Konzept der „Blind Locomotion“, also der blinden Fortbewegung, möchten die Entwickler Cheetah fit machen für Einsätze sowohl in unstrukturiertem, rauem Gelände wie auch in Gebäuden mit komplizierten Grundrissen oder vielen baulichen Hindernissen. „Es gibt unzählige Situationen, in denen man lieber einen Roboter losschicken möchte als einen Menschen“, so Kim. „Gefährliche, schmutzige oder schwierige Arbeiten können ferngesteuerte Roboter viel sicherer erledigen.“

    Erstmals öffentlich vorstellen wollen die Forscher ihren Roboter im Herbst auf einer Roboterkonferenz in Madrid. Dort wird Cheetah 3 sicher auch seinen eindrucksvollsten Trick präsentieren: Den Sprung aus dem Stand auf einen Tisch – natürlich wie immer ganz ohne Augen.

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