Omnidirektionaler dreibeiniger Roboter Skootr rollt und klettert
Ein Bürostuhl diente als Vorbild für Roboter Skootr. Der bewegt sich hauptsächlich rollend auf einer Kugel. Dazu stößt er sich mit seinen drei Beinen ab.
(Bild: Talia Y. Moore u. a. / University of Michigan)
Forscher der University of Michigan haben einen dreibeinigen Roboter mit dem Namen Skootr (Skating, Omni-Oriented Tripedal Robot) entwickelt, der zur Fortbewegung im Wesentlichen auf einer einzelnen Kugel rollt und seine Beine zum Abstoßen und zur Richtungssteuerung benutzt. Bei Bedarf kann er auf seinen Beinen laufen und so Hindernisse überwinden.
"Ich kam auf diese Idee, als ich zwischen zwei Studentengruppen auf meinem Bürostuhl herumrollte", erklärt Talia Y. Moore, Assistenzprofessorin im Labor Evolution and Motion of Biology and Robotics (EMBiR) an der University of Michigan. "Ich erkannte, dass der passiv rollende Bürostuhl sich leicht in jede Richtung drehen konnte, und ich konnte meine Beine benutzen, um eine Vielzahl von Manövern auszuführen und dabei bemerkenswert stabil zu bleiben."
Daraus entwickelte einer von Moores Studierenden eine Idee zu einem Roboter, der ähnliche Fähigkeiten wie ein Bürostuhl haben sollte und der seine Gliedmaßen zur Fortbewegung nutzt, allerdings hauptsächlich rollen soll. Das Ergebnis der Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler in der Studie "SKOOTR: A SKating, Omni-Oriented, Tripedal Robot" zusammengefasst, die im Preprint auf Arxiv veröffentlicht ist.
Rollen auf einer Kugel und Gleitfüßen
Zentraler Punkt des Roboters ist eine große, frei rotierende Kugel, die in einem Käfig auf sphärischen Lagern läuft, die an vier Stellen Kontakt zur Kugel haben. Drumherum haben die Wissenschaftler eine Konstruktion mit drei Beinen angeordnet. Die Beine verfügen jeweils über vier Gelenke sowie beweglichen Aktuatoren mit Gleitfüßen. Dazu werden mit Servos Kugellager ausgefahren, sodass der Roboter auf ihnen in eine bestimmte Richtung rollen kann. Im eingefahrenen Zustand hat eine Gummikappe Kontakt zum Boden. Darüber kann sich der Roboter dann abstoßen, um eine Richtungsänderung und Fortbewegung herbeizuführen.
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Trifft Skootr auf ein Hindernis, dann nutzt er seine drei Beine, um sich darüber hinwegzubewegen. Die zentrale Kugel dient dabei als zusätzlicher Kontaktpunkt und verleiht dem Roboter die nötige Stabilität, denn das Halten des Gleichgewichts auf nur drei Beinen ist kompliziert umzusetzen. So kann der Roboter Treppen steigen und auch in schwierigem Gelände unterwegs sein, was für Roboter, die sich ausschließlich rollend fortbewegen, schwierig wäre.
Der Roboter ist ein Open-Source-Projekt und verwendet einen Arduino Uno Mikroprozessor als zentralen Rechner, der einen Trägheitssensor auswertet und die Beine ansteuert. Die Baupläne und die Software sind frei verfügbar. Viele der benötigten Bauteile können mit einem 3D-Drucker ausgedruckt werden. Hinzu kommen einfache Standardkomponenten. Insgesamt kostet ein solcher Roboter etwa 500 US-Dollar.
(olb)