Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher perfektionieren Gang von Robotern

03.03.2014

Maschine passt Bewegungen intelligent an Umwelteinflüsse an

Wissenschaftler des Riken Brain Science Institute http://brain.riken.jp haben die Gehfähigkeit von zweibeinigen Robotern deutlich verbessert. Das Team um Shingo Shimoda hat die Roboter so programmiert, dass sie ihre Haltung als Reaktion auf ihre Umwelt verändern können. Shimoda interessiert sich seit seiner Arbeit für die Japan Aerospace Exploration Agency http://jaxa.jp dafür, wie Roboter die notwendigen Fähigkeiten erwerben können, natürliche Lebensräume auf der Erde und auf anderen Planeten zu erkunden.


Roboter: intelligentes Gehen verinnerlicht

(Foto: S. Shimoda, brain.riken.jp)

Anpassung als Schlüssel

"Ich habe mich gefragt, warum sich kleine Tiere wie Eichhörnchen in einer natürlichen Umgebung bewegen und Nahrung finden können und warum das Computer auch mithilfe von großer Rechenleistung nicht schaffen", so Shimoda. Die Kontrollprinzipien biologischer Systeme liefern wichtige Hinweise, die eingesetzt werden können, um die gleiche Anpassungsfähigkeit auch bei Robotern zu erreichen.

Damit ein Roboter anpassungsfähig wird, muss er über Regulierungssysteme integrierter Komponenten verfügen, die als Reaktion auf die Umwelt zusammenarbeiten. Das Prinzip ist dabei das gleiche wie bei Proteinen oder Neuronen im menschlichen Körper. Die Wissenschaftler entwickelten ein implizites Lernschema, das den Kontrollsystemen im Roboter ermöglicht, einfache, reflexive Aktionen in ein differenziertes und nützliches Verhalten umzuwandeln.

Computermodell spart Energie

Ein Computermodell simuliert den natürlichen Vorgang basierend auf interagierenden Code-Strukturen. Damit kann die Kontrolle über die 36 beweglichen Gelenke des gehenden Roboters erlangt werden. Für jede Bewegung definierte man Gelenke, die gezielt dafür eingesetzt wurden, um ein Ergebnis zu erreichen. Ein Beispiel dafür ist die Bewegung der Hüfte des Beins, das einen Schritt nach vorne machte.

In einem nächsten Schritt passte das Computermodell die anderen Gelenke wie die des zweiten Beins dahingehend an, dass der Roboter stehenblieb und sein Energieverbrauch minimiert wurde. Bei ersten Tests auf dem glatten Laborboden stürzte der Roboter. Nach rund zehn Minuten war die Bewegung dahingehend angepasst, dass sich der Roboter mit rund sieben Zentimetern pro Sekunde fortbewegen konnte.

Der Roboter konnte seinen Schritt an die Anforderungen eines natürlichen Untergrundes und von Hängen anpassen. Shimoda geht davon aus, dass sich das gleiche Lernschema auch bei der Interaktion von Robotern mit Menschen anwenden lässt. "Eine wichtige Anwendung wären Armprothesen, die sich automatisch als Reaktion auf die Bewegung der verbleibenden Gelenke bewegen können."

Michaela Monschein | pressetext.redaktion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Innovation: Optische Technologien verändern die Welt
01.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht SeaArt-Projekt startet mit Feldversuchen an Nord- und Ostsee
18.11.2016 | Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie