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Roboter Laufen wie ein Mensch

Feuer löschen, Minen suchen, Menschen nach Katastrophen retten: Solche gefährlichen Aufgaben könnten bald Roboter übernehmen. Dafür müssen sie sich auf jedem Untergrund sicher bewegen können. In Heidelberg wird daran gearbeitet.

Stand: 03.01.2014

Katja Mombaur, Mathematikerin, Universität Heidelberg | Bild: picture-alliance/dpa

Damit uns Roboter das Leben erleichtern und unter Umständen sogar retten können, müssen sie noch einiges lernen. Zum Beispiel, zu laufen wie ein Mensch. Dazu ist es notwendig, Bewegungsabläufe binnen Sekundenbruchteilen an die jeweilige Situation anzupassen: Je nachdem, ob es über Treppen, schiefe Ebenen oder Steine, durch Sand, Schlamm, Wasser oder Schnee geht, müssen sie, so wie wir auch, die Beine mal mehr mal weniger heben, die Geschwindigkeit und die Haltung verändern, um nicht umzufallen. Eine Mathematik-Professorin der Universität Heidelberg arbeitet daran, das den zweibeinigen Maschinen beizubringen.

Roboter-Projekt "KoroiBot"

Katja Mombaur, Mathematikerin an der Universität Heidelberg

Natürlich können die meisten Roboter schon jetzt laufen. "Mit unseren Methoden sollen sie es aber besser können und in vielen Situationen selbst lernen", sagt Katja Mombaur, Mathematikerin an der Universität Heidelberg. Sie leitet das internationale Projekt "KoroiBot", an dem rund vierzig Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen beteiligt sind. "Wir entwickeln Methoden zur Steuerung und Regelung von Bewegungen, die dann als Software auf den Robotern implementiert werden", erläutert Mombaur.

KoroiBot

KoroiBot ist ein internationales Forschungsprojekt, an dem Wissenschaftler von sieben Institutionen aus Deutschland, Frankreich, Italien, den Niederlanden und Israel beteiligt sind. Die Experten aus den Bereichen Robotik, Mathematik und Kognitionswissenschaften wollen nicht nur bereits existierende Robotermodelle verbessern. Ihre Ergebnisse sollen auch in die Planung der nächsten Robotergeneration einfließen. Die EU finanziert die dreijährigen Forschungsarbeiten, die im Oktober 2013 begonnen haben, mit 4,16 Millionen Euro. Katja Mombaur vom Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Universität Heidelberg leitet das Projekt. Benannt ist es nach dem ersten namentlich bekannten Olympioniken: Koroibos von Elis siegte 776 v.Chr. in Olympia im Stadionlauf über rund 192 Meter.

Menschliche Bewegungen untersuchen und übersetzen

Katja Mombaur will Robotern das Laufen beibringen.

Im Zimmer der Mathematikerin steht ein Skelett. Auf einer großen Schautafel sind alle Knochen benannt. Mombaur und ihre Forschungsgruppe müssen erst verstehen, was unseren Gang so stabil macht. Wie die Knochen mit Muskeln und Nerven bei den komplexen Bewegungsabläufen zusammenspielen. In Experimenten werden die menschlichen Laufbewegungen auf Treppen, schiefen Ebenen, Balken, Wippen, weichem oder rutschigem Boden untersucht. So wie sich die Bewegungen einfacher Körper mathematisch beschreiben lassen, lassen sich dann auch diese komplexen Bewegungen in Algorithmen fassen, am Computer modellieren, simulieren und optimieren, erklärt Katja Mombaur. Dass die Mathematikerin das kann, hat sie bereits bei einem früheren Projekt gezeigt: Einem Roboter hat sie auf diese Weise das Jo-Jo-Spielen beigebracht.

Roboter helfen nicht nur im Alltag, sondern auch in der Not

Roboter sollen sich in verschiedenen Situationen unfallfrei auf zwei Beinen fortbewegen können.

Dass die Roboter dann einfach nur menschenähnlicher und damit stabiler gehen, dabei soll es natürlich nicht bleiben. Viele Einsatzmöglichkeiten sind denkbar. Naheliegend ist, sie als Helfer im Haushalt oder in der Arbeit einzusetzen. Sie könnten den Menschen aber auch in gefährlichen Situationen oder schwer zugänglichen Gebieten unterstützen oder sogar ganz ersetzen. "Bei dem Reaktorunfall in Fukushima 2011 wurde schnell klar, dass ein Roboter, der im gefährlichen Bereich ohne Fernsteuerung arbeiten und die Menschen dort ersetzen kann, sehr hilfreich gewesen wäre", meint Mombaur. "Wenn die Forschung schon weiter gewesen wäre, hätte unter Umständen die eingetretene Katastrophe verhindert werden können." Brände bekämpfen, Menschen aus brennenden Autos oder eingestürzten Häusern befreien, Minen suchen oder zum Mars fliegen - auch hier könnten uns die schlauen Maschinen unterstützen. In der Medizin helfen die Forschungsergebnisse dabei, Prothesen und Exoskelette weiterzuentwickeln.

"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."

Katja Mombaur, Forscherin an der Universität Heidelberg und Leiterin des KoroiBot-Projekts

Roboter sind in allen Lebensbereichen denkbar

Aus Sicht des Berliner Zukunftsforschers Robert Gaßner ist eine industrielle Großproduktion solcher Roboter frühestens in zwanzig bis dreißig Jahren möglich. Diese könnten dann als universelle Heimroboter im Supermarkt gekauft werden, so seine Prognose. In Japan gibt es schon heute Pflegeroboter, die Menschen anheben und das Bett machen. Grundsätzlich seien Roboter in allen Lebensbereichen denkbar, sagt der Zukunftsforscher. Der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt.


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