Zweibeinige Roboter lernen menschliches Gehen

Zweibeinigen Robotern ein stabiles und robustes „menschliches“ Gehen beizubringen – dieses Ziel verfolgt das internationale Forschungsprojekt „KoroiBot“ mit Wissenschaftlern von sieben Institutionen aus Deutschland, Frankreich, Israel, Italien und den Niederlanden.

Die Experten aus den Bereichen Robotik, Mathematik und Kognitionswissenschaften wollen dazu die Fortbewegung des Menschen exakt studieren und diese mit Hilfe neuer mathematischer Verfahren und Algorithmen auf technische Apparaturen übertragen. Die Europäische Union finanziert die dreijährigen Forschungsarbeiten, die im Oktober 2013 begonnen haben, mit rund 4,16 Millionen Euro. Die wissenschaftliche Leitung hat Prof. Dr. Katja Mombaur von der Universität Heidelberg.

Ob als Retter in Katastrophengebieten, Helfer im Haushalt oder als „Kollegen“ in modernen Arbeitsumfeldern: Die möglichen Einsatzgebiete für humanoide Roboter in der Zukunft sind vielfältig. „Eine der großen Herausforderungen auf dem Weg dorthin ist es, Roboter in die Lage zu versetzen, sich in verschiedenen Situationen unfallfrei auf zwei Beinen fortzubewegen – trotz unbekannter Untergründe und auch bei eventuellen Störungen“, erläutert Prof. Mombaur, die am Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Ruperto Carola die Arbeitsgruppe „Optimierung in Robotik und Biomechanik“ leitet.

Im Rahmen des KoroiBot-Projektes werden die Forscher menschliche Laufbewegungen zum Beispiel auf Treppen und über schiefe Ebenen, auf weichem und rutschigem Untergrund oder über Balken und Wippen experimentell untersuchen und mathematisch modellieren. Neben der Entwicklung von neuen Optimierungs- und Lernverfahren für zweibeiniges Gehen geht es auch um die praktische Implementierung auf aktuellen Robotern. Außerdem sollen die Forschungsergebnisse in die Planung neuer Designprinzipien für die nächste Robotergeneration einfließen.

Am IWR ist neben der Gruppe von Prof. Mombaur auch die Arbeitsgruppe „Simulation und Optimierung“ an dem Projekt beteiligt. Die Heidelberger Wissenschaftler werden untersuchen, wie sich die Bewegung von Menschen und Robotern in mathematische Modelle umsetzen lässt. Darüber hinaus wollen die Teams optimierte Gehbewegungen für verschiedene Anforderungen erzeugen und neue modellgestützte Regelungsalgorithmen entwickeln. Aus den Fördermitteln der Europäischen Union fließen dazu knapp 900.000 Euro nach Heidelberg.

Partner in dem internationalen Konsortium sind neben der Universität Heidelberg führende Einrichtungen auf den Gebieten der Robotik. Dazu gehören das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das französische Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) mit drei Laboren, das Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) und die Technische Universität Delft in den Niederlanden. In den Kognitionswissenschaften werden Experten der Universität Tübingen und des israelischen Weizmann Institute of Science mitwirken.

Von den Forschungsergebnissen erwarten die Wissenschaftler neben der gezielten Anwendung in der Robotik außerdem auch Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin, so zum Beispiel bei der Steuerung intelligenter Prothesen. Weitere Einsatzbereiche sehen sie im Design und in der Regelung sogenannter Exoskelette sowie auf dem Gebiet der Computeranimation und des Game Design.

Kontakt:
Prof. Dr. Katja Mombaur
Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen
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