Die Gottesanbeterin als Vorbild – sechsbeiniger Roboter soll Infrastruktur auf Himmelskörpern bauen

Von der Fangschrecke inspiriert: Roboter „Mantis“ wird mit seinen Vorderbeinen nicht nur laufen, sondern auch manipulieren können. Quelle: Grafik: DFKI GmbH (idw)

Eine Gottesanbeterin für Mond, Mars und Meteoriten: Der fangschrecken-ähnliche Roboter „Mantis“ soll eigenständig Planeten erkunden und mit seinen Greifern eine Infrastruktur aufbauen können. Die Hard- und Software entwickeln Wissenschaftler des Robotics Innovation Center am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Universität Bremen.

Dank seines bioinspirierten Körpers und verschiedener Laufmuster wird er steile Krater und Geröllfelder meistern sowie mit seinen Vorderbeinen manipulieren. Indem er aus seinen Erfahrungen lernt, soll er zielsicher handeln können. 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”.

Der Name des Roboters ist der Gottesanbeterin – Englisch: Mantis – entlehnt, die zur Ordnung der Fangschrecken zählt. Die Roboter-Morphologie wird der des natürlichen Vorbilds ähneln: 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.

„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.

Roboter wählt situativ aus seiner „Verhaltensbibliothek“

Projektziel ist, 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.

LIMES wird gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Quelle: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI (idw)