Roboter im Untergrund

Ende September hat die Defense Advanced Research Projects Agency der USA einen neuen Wettbewerb angekündigt. Er soll die Grenzen von Roboter-Design und -Steuerung weitertreiben, in diesem Fall unter der Erde.

Die Teilnehmer-Teams müssen mit ihren Robotern Objekte durch drei unterschiedliche Umgebungen transportieren: eine Reihe von Höhlen, ein bunkerähnliches „städtisches Umfeld“ und ein Labyrinth aus Tunneln. Die Roboter werden zwar aus der Ferne gesteuert, müssen aber auch einiges autonom erledigen. Sie müssen rasch unbekannte Umgebungen kartieren und erkunden, während die Kommunikation lückenhaft ist und das Umfeld für Sensoren schwierig.

Die Teams können so viele unterschiedliche Arten von Robotern einsetzen, wie sie wollen, aber dann haben sie es mit mehr Komplexität bei Kommunikation und Koordinierung zu tun. „Man ist vielleicht ein hervorragender Schwimmer, aber kein guter Läufer oder Fahrradfahrer, aber wenn man alles drei einzeln nimmt, stellt sich die Frage, wie man damit insgesamt über die Ziellinie kommt“, erklärte Timothy Chung, Programm-Manager bei der DARPA, bei der Vorstellung.

Frühere DARPA-Projekte waren unterschiedlich erfolgreich darin, Fortschritte in wichtigen technischen Bereichen zu unterstützen. Sowohl die Grand Challenge als auch die Urban Challenge trugen dazu bei, die Entwicklung autonomer Fahrzeuge voranzutreiben. In jüngerer Vergangenheit aber hat die Robotics Challenge erkennen lassen, wie schwierig es für Roboter ist, in wirklich unstrukturierten Situationen zurechtzukommen.

Wie die jüngste Rettung eines thailändischen Fußball-Team aus einem Höhlen-Komplex zeigt, kann es unter der Erde sehr gefährlich für Bergleute und Forscher sein. Die Hoffnung ist, dass der neue Wettbewerb zur Inspiration für wertvolle, lebensrettende Technologien und Ideen wird (erzählen Sie das aber nicht Elon Musk).

Welche Fortschritte werden konkret gebraucht, damit Roboter in der Subterranean Challenge vorankommen?

Neue Formen: Eine weniger am Menschen orientierte Form könnte nützlich sein, um durch Tunnel und Höhlen zu kriechen. Natürlich hat Boston Dynamics schon verschiedene vierbeinige Roboter vorgestellt, die sich durch schwieriges Terrain bewegen. Vom selben Unternehmen kommen insektenähnliche Systeme, die auf Bäume oder Wände steigen oder Objekte schlicht überspringen können. Und auch andere Forscher entwickeln seit langem nicht-humanoide Roboter. Nicht überraschend wäre zum Beispiel, wenn schlangenähnliche Systeme auf Teilen der Parcours zu sehen wären.

Intelligente Fernsteuerung: In den für die Roboter vorgesehenen Umfeldern wird es eine Mischung aus Autonomie und Fernsteuerung geben müssen. Das System Hermes, gebaut im Labor von Sangbae Kim am MIT, verwendet zur Optimierung von Gleichgewicht und Bewegungen eines humanoiden Roboters einen Ganzkörper-Anzug für den Bediener. Und ein an der Stanford University entwickelter Roboter namens OcenOne arbeitete in einem schwierigen Unterwasser-Umfeld mit semi-autonomer Tele-Operation.

Sensor-Fusion: Die meisten autonomen Autos nutzen eine Kombination von Sensoren, um Objekte zuverlässiger zu identifizieren. Die Subterranean Challenge wird selbst dann ein verlässliches Mapping brauchen, wenn die meisten (oder alle) Sensoren durch schlechtes Licht und Schmutz beeinträchtigt sind. Ebenso wird schnelle Kartierungssoftware benötigt.

Die für den Wettbewerb ausgewählten Teams kommen von Carnegie Mellon University, dem staatlichen australischen Forschungslabor CSIRO, iRobot, Endeavor Robotics, dem Jet Propulsion Laboratory des Caltech, University of Colorado, University of Nevada und University of Pennsylvania.

Zwei weitere Teams, von der Michigan Technological University und Scientific Systems, nehmen an einem eigenen virtuellen Wettbewerb teil, bei dem eine Umgebung mit realistischer, aber vereinfachter Physik simuliert wird.

(sma)