>Ein Forschungsteam der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) School of Engineering hat einen Roboter mit der Bezeichnung GOAT für Good Over All Terrains entwickelt, der sich in seiner Form selbstständig unterschiedlichen Geländeformationen anpasst, um so schneller voranzukommen. Er benötigt zur Fortbewegung nur wenig Energie.

Roboter mit Beinen kommen im Gegensatz zu beräderten Kollegen durch jedes Gelände. Doch die Ansteuerung und der Betrieb von mechanischen Beinen ist sehr energieaufwendig. Forscher des Create Lab der EPFL haben einen Roboter schaffen wollen, der wenig Energie zur Fortbewegung benötigt und trotzdem durch jedes Gelände kommt.

Die Wissenschaftler haben dabei die Form des Roboters als solches ins Visier ihrer Forschungsarbeit genommen, wie sie in der Studie "Robotic locomotion through active and passive morphological adaptation in extreme outdoor environments" schreiben, die in Science Robotics erschienen ist. Der Kern ihrer Überlegungen besteht darin, dass sich der Roboter in seiner Form dem jeweiligen Gelände, in dem er sich bewegt, automatisch anpassen können soll. So kann er etwa Fahren, passiv Rollen oder Schwimmen.

Anpassbare Form für energiearme Fortbewegung

Der Roboter ist aus einfachen, preiswerten Materialien aufgebaut. Die Grundkonstruktion bildet ein Rahmen aus zwei sich kreuzenden elastischen Glasfaserstäben. Daran sind vier motorisierte Räder befestigt, die lediglich aus Speichen bestehen. Der Rahmen kann durch Winden über Seile in seiner Form verändert werden. So kann der Roboter etwa eine flache Form annehmen, sich jedoch auch bis zu einer Kugel zusammenziehen. Die Steuerungselektronik, Sensoren und Batterie sind in der Mitte des Rahmens aufgehängt. Bis zu 2 kg Nutzlast kann der Roboter zusätzlich aufnehmen.

Dadurch, dass der Körper von GOAT nachgiebig und formveränderbar ist, benötigt er auch nicht so viele Sensoren. Er verfügt nur über ein Satellitennavigationssystem sowie eine Inertial Measurement Unit (IMU), um seine Lage im Raum festzustellen. Kameras benötigt der Roboter nicht, weil er nicht unbedingt wissen muss, was sich auf seinem Weg befindet.

"Die meisten Roboter, die in extremem Gelände navigieren, haben viele Sensoren, um den Zustand der einzelnen Motoren zu bestimmen, aber dank seiner Fähigkeit, seine eigene Nachgiebigkeit zu nutzen, benötigt GOAT keine komplexe Sensorik. Er kann die Umgebung selbst mit sehr begrenztem Wissen über sie nutzen, um den besten Weg zu finden: den Weg des geringsten Widerstands", sagt Max Polzin, einer der am Projekt beteiligten Wissenschaftler des EPFL.

Die Sensorik reicht aus, um mit ihren Daten und deren algorithmischen Auswertung die jeweils für das Gelände passende Form des Roboters zu bestimmen. Hinzu kommt, dass GOAT neben der Fortbewegungsart auch noch den zurückzulegenden Weg berücksichtigt.

"Anstatt beispielsweise ein Hindernis wie einen Bach zu umfahren, kann GOAT direkt hindurchschwimmen. Wenn sein Weg hügelig ist, kann er passiv als Kugel bergab rollen, um Zeit und Energie zu sparen, und dann aktiv als Rover fahren, wenn das Rollen nicht mehr von Vorteil ist", erklärt Josie Hughes, Mitautorin der Studie.

Durch die Anpassung seines Körpers an das jeweilige Gelände kann der Roboter die jeweils energieärmste Fortbewegungsart auswählen.