Forschende bauen einen Roboter nach dem Vorbild eines Laufvogels

Das berichten die Forschenden um Alexander Badri-Spröwitz vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) am Mittwoch im Fachmagazin "Science Robotics". An der Studie war auch Metin Sitti beteiligt, der neben seiner Tätigkeit am MPI-IS auch Professor an der ETH Zürich ist.

Derzeit gelingt es keinem Roboter, schnell in natürlicher Umgebung über lange Strecken zu laufen. Für viele Tiere ist dies jedoch Alltag. Beispielsweise rennen Emus, die bis zu 45 Kilogramm wiegen, mit einer Maximalgeschwindigkeit von 50 Stundenkilometer durch die Landschaft. Die Forschenden untersuchten nun detailliert, wie die Muskeln und Sehnen von Emus Energie zwischen Bein- und Hüftgelenken übertragen. Dieses Modell nutzten sie, um die mit Gelenken und Sprungfedern ausgestatteten Roboterbeine zu konzipieren.

Test auf dem Laufband

Jedes BirdBot-Bein verfügt demnach über einen Feder-Sehnen-Mechanismus, der das Fussgelenk mechanisch mit den übrigen Gelenken verbindet. Verbaut sind lediglich zwei Motoren – der eine im Hüft-, der andere im Kniegelenk.

Diese helfen, das Bein vor- und zurückzuschwingen und die Kniebeugung zu steuern. «Das Ein- und Auskuppeln der Beinfedern überlassen wir der von Vögeln inspirierten Mechanik. Das ist robust, schnell und energieeffizient», sagte Badri-Spröwitz gemäss einer Mitteilung des MPI-IS.

Läuft wie natürliches Vorbild

Dass das Konzept funktioniert, zeigten die Forschenden, indem sie BirdBot auf einem kleinen Laufband laufen liessen. Wie sein natürliches Vorbild streckt der Roboter seine Füsse, bevor diese den Boden berühren. Dann stosst er sich ab und klappt in der Schwungphase die Füsse nach hinten um.

Ein klarer Vorteil von BirdBot sei, dass er aufrecht stehen könne, auch wenn alle Motoren aufgeschaltet seien, schreiben die Studienautoren. Dies erinnere an einen Flamingo, der ganz ohne Muskelkraft im Stehen schlafen kann.

Laut den Forschenden ermöglicht der neue Mechanismus eine schnelle mechanische Kontrolle beim Übergang von Schwung zu Stand. Das könne besonders bei der Fortbewegung auf unebenem, unvorhersehbarem oder weichem Terrain von Vorteil sein.