Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Robotern das menschliche Laufen beibringen

29.07.2008
Universität Jena hat das weltweit erste Ganglabor für Roboter eingerichtet

Ein leises Surren setzt ein, als sich die stabartigen Beine in die richtige Position bewegen. "Justieren" nennt das der Jenaer Bewegungswissenschaftler Moritz Maus und berührt noch kurz die runden Gummifüße, um die Reaktion des Roboters zu testen, bevor dieser losläuft.

Dabei sieht der PogoWalker überhaupt nicht wie ein typischer Maschinenmensch aus: Zwei gelenkfreie Metallstäbe mit je einer Kugel am Ende und ein kastenähnlicher Überbau - das ist auf den ersten Blick alles. Beim näheren Hinsehen fallen einige Federn aus Metall auf sowie eine Menge dünner, schwarz-roter Kabel. Gebündelt ragen sie aus dem Metallgestell, dem ausgedehnten Oberkörper des Roboters, heraus. Sie enden verzweigt in verschiedenen Apparaturen an der Wand des Raumes.

Dieser wurde gerade erst eingerichtet und ist damit die neueste Errungenschaft des Lauflabors am Institut für Sportwissenschaft der Friedrich-Schiller-Universität Jena. "Wir haben hier das weltweit erste Ganglabor für Roboter eingerichtet", sagt Arbeitsgruppenleiter Dr. Andre Seyfarth. In dem neuen Labor, dessen Ausstattung mit etwa 70.000 Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde, wollen die Wissenschaftler ihre am Computer entwickelten Bewegungsmodelle mechanisch umsetzen. Die Daten dafür stammen von Messungen aus dem Lauflabor. Dort bewegen sich auf einem großen Laufband menschliche oder tierische Probanden, während die Wissenschaftler mit unzähligen Sensoren jede einzelne Bewegung messen.

"Unser Ziel ist es, die menschliche Fortbewegung bis ins kleinste Detail zu verstehen", macht Dr. Seyfarth deutlich. Aus ihren Messdaten und Beobachtungen haben die Jenaer Wissenschaftler Modelle erarbeitet und testen mit Hilfe der Roboter ihre Funktionalität. Die Voraussetzung dafür wurde jetzt mit dem neuen Robotiklabor geschaffen, wo den Wissenschaftlern ein eigens für die Roboterforschung hergestelltes Laufband zu Verfügung steht.

Doktorand Moritz Maus untersucht in dem neuen Labor jetzt ein Problem, das bei realen Robotern bisher große Schwierigkeiten bereitet: die Stabilität bei hohen Geschwindigkeiten. Hierfür hat er eine Strategie entwickelt, die den Oberkörper stabilisiert, indem die Bodenreaktionskraft stets auf einen bestimmten, virtuellen Drehpunkt im Oberkörper gerichtet ist. "Wir konnten bereits zeigen, dass das Drehmoment, welches dazu in der Hüfte aufgebracht werden muss, beim Gehen sehr gut mit dem tatsächlich beim Menschen beobachteten Hüftdrehmoment übereinstimmt", erzählt Moritz Maus.

Mit dem PogoWalker testet der Jenaer Physiker die Funktionalität seiner Theorie. Noch wird der aus zwei gefederten Stabbeinen und einem ausgedehnten Oberkörper bestehende Roboter auf dem Laufband von zwei Glasplatten flankiert. Dadurch werden seitliche Bewegungen verhindert, so dass der PogoWalker gewissermaßen zweidimensional läuft. Irgendwann wollen die Jenaer Wissenschaftler die Glasscheiben entfernen und die Stabilisierung auch in drei Dimensionen testen. "Statt großen Füßen hat der PogoWalker nur einen punktförmigen Bodenkontakt", erläutert Maus. "Trotzdem hält er in dem von uns entwickelten Modell seine Stabilität auch bei Geschwindigkeiten über 25 km/h."

"Wenn wir zeigen können, dass elastische Strukturen zusammen mit unserer Theorie der Oberkörperstabilisierung zu solidem Laufverhalten führen, wäre das ein bahnbrechendes Ergebnis", ist Arbeitsgruppenleiter Andre Seyfarth überzeugt. Seine Forschungsgruppe beschäftigt sich darüber hinaus mit dem Hüpfen als Teil der Bewegung, dem Einfluss der verschiedenen Beinmuskeln und dem Aufspüren der neuronalen Aspekte beim Laufen. "Wir betreiben hier Grundlagenforschung, denn nur wenn wir die biologischen Grundlagen eindeutig verstehen, können wir sie in effektive technische Systeme übernehmen", ist Seyfarth überzeugt. "Irgendwann", so hofft er, "werden unsere Erkenntnisse auch dabei helfen, die perfekten Beinprothesen zu bauen."

Kontakt:
Dr. Andre Seyfarth
Institut für Sportwissenschaft / Lauflabor
Dornburger Str. 23, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 945730
E-Mail: Andre.Seyfarth[at]uni-jena.de

Manuela Heberer | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht „Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges
26.06.2017 | Kompetenzzentrum - Das virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH

nachricht Hochschule Karlsruhe: mit speichenlosem Fahrrad Kreativwettbewerb gewonnen
26.06.2017 | Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie