Roboter balanciert auf einem Schwebebalken

Forscher der Carnegie Mellon University nutzen Satelliten-Hardware, um Gleichgewicht zu halten

Laborversuch: Neuer Roboter balanciert über einen Schwebebalken (Foto: cmu.edu)

Pittsburgh (pte004/19.04.2023/06:15) - Ingenieure des Robotics Institute (RI) der Carnegie Mellon University ( https://www.cmu.edu ) (CMU) haben einen vierbeinigen Roboter entworfen, der elegant über einen Schwebebalken laufen kann und dabei seine Füße nicht neben-, sondern hintereinander aufsetzt. Der Clou: Dank des neuen Stabilitätsprogramms der CMU-Forscher um Zachary Manchester verliert er dabei nicht das Gleichgewicht.

Sicher in unwegsamem Gelände

Die Forscher haben dem Roboter das Balancieren mit einer Hardware beigebracht, die häufig zur Steuerung von Satelliten im Weltraum verwendet wird. Ein sogenanntes Reaktionsrad-Aktuator-System (RWA), das an der Rückseite des vierbeinigen Roboters montiert ist, macht dies möglich. Mithilfe einer neuartigen Steuerungstechnik ermöglicht das RWA dem Roboter, unabhängig von der Position seiner Füße die Balance zu halten.

RWAs werden in der Luft- und Raumfahrt zur Lageregelung von Satelliten durch Manipulation des Drehimpulses des Raumfahrzeugs genutzt. "Sie haben im Grunde ein großes Schwungrad mit einem Motor", sagt Manchester, der mit dem RI-Doktoranden Chi-Yen Lee sowie den Maschinenbaustudenten Shuo Yang und Benjamin Boksor an dem Projekt gearbeitet hat. "Wenn man das schwere Schwungrad in eine Richtung dreht, bewegt sich der Satellit in die andere Richtung. So machen wir es auch mit unserem vierbeinigen Roboter."

Zwei RWAs sorgen für Stabilität

Allerdings haben die Forscher gleich zwei RWAs montiert, um seitliche und Vor-Rück-Bewegungen auszugleichen. Sie sind gewissermaßen ein Ersatz für die Stange, mit der Seiltänzer arbeiten. In einer Simulation ahmten sie das klassische Problem der fallenden Katze nach, indem sie den Roboter aus fast einem halben Meter auf den Kopf stellten und ihn fallenließen. Die RWAs ermöglichten es dem Roboter, sich in der Luft zu drehen und auf seinen Füßen zu landen. Verglichen damit ist das Balancieren in unwegsamem Gelände ein Kinderspiel.