Laufroboter „Mantis“ soll fremde Planeten erkunden

Gottesanbeterin im Weltall

Der Laufroboter „Mantis“ – auf Deutsch „Gottesanbeterin“ – in einer aufrecht stehenden Haltung, um seine Greifwerkzeuge an den vorderen beiden Beinen einsetzen zu können. Bremer Wissenschaftler wählten diesen Namen, weil seine Gestalt der einer Gottesanbeterin ähnelt. - Foto: DFKI/Annemarie Hirth

Bremen - Von Viviane Reineking. „Gottesanbeterin“ lautet sein Name aus dem Englischen übersetzt. Von seinen Entwicklern, den Wissenschaftlern vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Universität Bremen, hat „Mantis“ diesen klangvollen Namen erhalten, weil die Gestalt des Laufroboters der seines natürlichen Vorbildes ähnelt: „Mantis“ kann die vorderen beiden Extremitäten nicht nur zum Laufen, sondern zum Beispiel auch zum Greifen einsetzen. Dafür hebt er – einer Fangschrecke gleich – seinen Oberkörper an.

Entwickelt wurde der sechsbeinige Roboter für den Einsatz im Weltall. Er ist sehr beweglich, kann seine Umgebung sensorisch wahrnehmen und ist auch noch handwerklich geschickt. Das muss der mehrgliedrige Roboter auch sein, denn bei zukünftigen extraterrestrischen Missionen soll er nach Vorstellung der Forscher etwa Infrastruktur aufbauen und Bodenproben nehmen – auch aus schwer zugänglichem Terrain und auf unwegsamen Oberflächen entfernter Himmelskörper. Dank seines flexiblen und anpassungsfähigen Bewegungsapparates kann er dort etwa steile Krater, Abhänge und Geröllfelder überwinden.

Die Fähigkeiten dazu hat ihm das Team um Dr. Sebastian Bartsch verliehen. Bartsch war Leiter des Projektes „Limes“ (Learning intelligent Motions für kinematically complex legged Robots for Exploration in Space), das nach vier Jahren jetzt am Robotics Innovation Center des DFKI im Bremer Technologiepark abgeschlossen wurde. Gefördert wurde es mit rund 3,7 Millionen Euro vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Die vielen Gelenke, verteilt auf mehrere Beine, ermöglichen viele verschiedene Bewegungsmuster. Die beiden vorderen Beine des Laufroboters sind zusätzlich mit Greifwerkzeugen zur Handhabung von Objekten ausgestattet. Ein Kamerasystem, viele unterschiedliche Sensoren, etwa zum Messen von Strom und Temperatur, sowie taktile Sensoren in den „Füßen“ ermöglichen es „Mantis“, seine Umgebung visuell wahrzunehmen, sie zu „erfühlen“ und so die jeweilige Beschaffenheit des Untergrundes zu analysieren.

Damit der Roboter seine Körperhaltung an die jeweils vorherrschenden Bedingungen seiner Umgebung anpassen, sich sicher und effizient auf verschiedenen Untergründen bewegen und Hürden überwinden kann, haben die Bremer Wissenschaftler in dem Projekt unterschiedliche Bewegungsmuster erzeugt, die „Mantis“ wie in einer Art „Bibliothek“ zur Verfügung stehen, so eine DFKI-Sprecherin.

Auf Grundlage seiner Sensordaten wählt der Roboter das für die jeweilige Situation passende Laufmuster aus, zum Beispiel eines, das ihn mehrere Beine oder den ganzen Körper anheben lässt, um ein Hindernis zu überwinden. 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 Informatiker Bartsch. So baue der Roboter seinen Erfahrungsschatz immer weiter aus.

Bevor es an die tatsächliche Umsetzung ihrer Forschung in Hardware ging, haben die Bremer Wissenschaftler die Laufmuster in Simulationen getestet, die außerirdische Bedingungen wie Gravitation, Lichtverhältnisse und Steigungen nachstellen. Später haben sie die Verhaltensmuster am Laufroboter unter realitätsnahen Bedingungen erprobt – in einer künstlichen Kraterlandschaft in der knapp 300 Quadratmeter großen, DFKI-eigenen Weltraumexplorationshalle.

„Mantis“ soll jedoch irgendwann nicht nur auf fremden Planeten zum Einsatz kommen, sondern auch auf der Erde – zum Beispiel in industriellen Produktionsprozessen und im Katastrophenfall in schwer zugänglichem Gelände.

www.dfki.de/robotik/de/forschung/projekte/limes.html

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