Bloß nicht hinfallen: Humanoider Talos-Roboter hält sich an Wänden fest
Um nicht auf den Boden zu fallen, halten Menschen sich intuitiv einfach irgendwo fest. Für humanoide Roboter ist das schwierig.
(Bild: Jean-Baptiste Mouret (Screenshot))
Wenn Menschen ins Straucheln geraten, versuchen sie sich intuitiv an irgendetwas in ihrer Nähe festzuhalten, um nicht auf den Boden zu fallen. Französische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des National Institute for Research in Digital Science and Technology (Inria) haben dies einem humanoiden Talos-Roboter beigebracht.
Ganz trivial ist der Vorgang für einen Roboter nicht, denn dazu muss er schnell seine Umgebung erfassen, beurteilen, wo er sich festhalten kann und dies auch verzögerungsfrei in Bewegung umsetzen. Das Wissenschaftsteam hat sich in ihrer in IEEE Robotics and Automation Letters veröffentlichten Studie "First do not fall: learning to exploit a wall with a damaged humanoid robot" damit beschäftigt, wie sich ein humanoider Roboter an einer Wand festhalten kann. Für ihre Arbeit haben sie Talos von Pal Robotics genutzt, einen leistungsfähigen zweibeinigen Roboter mit Armen und Greifern mit drei Fingern, der in der Robotikforschung eingesetzt wird.
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Wenn der Roboter bemerkt, dass etwas an seinen Beinen nicht stimmt, etwa ein Defekt vorliegt und er im Begriff ist umzufallen, hat er nur wenige Millisekunden Zeit, um darauf zu reagieren. Das Forschungsteam trainierte ein neuronales Netz in einer Simulation von 882.000 Versuchen einen Schadensreflex (D-Reflex) an.
An der Wand festhalten
Aus der Körperhaltung des Roboters und der Position der Wand, bestimmt das System die Wahrscheinlichkeit, wie gut ein möglicher Wandkontakt den Roboter stabilisieren kann. Das geschieht in wenigen Millisekunden. Dabei muss der Roboter über einen möglichen Defekt seiner Gliedmaßen grundsätzlich nichts wissen.
Allerdings beeinflusst ein solcher Defekt die Voraussagen der Simulation, sodass der Roboter beim Umkippen in der Realität möglicherweise nicht genau die richtige Stelle an der Wand anfasst, um sich sicher abstützen zu können. Die Forschenden fügten Korrekturen ein, um die Auswirkungen zu minimieren. Im Ergebnis konnte der Talos-Roboter zu 75 Prozent Stürze vermeiden, die ihn sonst zu Boden gebracht hätten.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Inria wollen das System in zukünftigen Forschungsarbeiten noch verfeinern und erweitern. So soll der Roboter dann in der Lage sein, sich auch an komplexeren Gegenständen wie etwa Möbelstücken festzuhalten. Die Bestimmung geeigneter Kontaktpunkte sei dann jedoch schwieriger zu realisieren als an einer Wand, schreiben die Forschenden in ihrem Paper.
(olb)