SPIDAR: Riesige Roboterspinne läuft und fliegt nur mit Propellertriebwerken
Rund 2,7 m in der Diagonale misst die Roboterspinne SPIDAR. Sie bewegt sich auf dem Boden und in der Luft ausschlieĂźlich mit Propellertriebwerken.
SPIDAR im Schwebeflug mit ausgestreckten Beinen.
(Bild: Moju Zhao (Screenshot))
Ein Wissenschaftsteam der University of Tokio hat die hybride Fortbewegung mit SPIDAR, einer vierbeinigen Roboterspinne mit einem Durchmesser von etwa 2,7 m in neue Dimensionen katapultiert. Die Spinne kann sich hybrid fortbewegen, also bei Bedarf laufen oder fliegen. Statt fĂĽr beide Fortbewegungsarten unterschiedliche Aktuatoren einzusetzen, verwenden die Forscher zur Bewegung der Beingelenke ausschlieĂźlich propellerbetriebene Triebwerke.
Streng genommen ist SPIDAR (SPherIcally vectorable and Distributed rotors assisted Air-ground amphibious quadruped Robot) gar kein spinnenartiger Roboter, denn Spinnen haben mindestens acht Beine, der Roboter aber nur vier. Aber in diesem Fall sollte man auch nicht ganz so kleinlich sein, denn allein sein Aussehen erinnert stark an eine Spinne.
Triebwerksgesteuerte Beine mit Servo-UnterstĂĽtzung
Die langen Beine mit insgesamt acht Gliedern des rund 15 kg schweren Roboters sind an ihren 16 Gelenken mit sphärisch vektorisierbaren elektrisch betriebenen Propeller-Triebwerken ausgestattet. Die Triebwerke sind in nahezu jede Richung schwenkbar und werden einzeln angesteuert. Auf spezielle Aktuatoren zum Laufen haben die Wissenschaftler bei ihrem Roboter bewusst verzichtet, geht aus dem wissenschaftlichen Paper "Design, Modeling and Control of a Quadruped Robot SPIDAR: Spherically Vectorable and Distributed Rotors Assisted Air-Ground Amphibious Quadruped Robot" (PDF) hervor, die auf Axiv veröffentlicht ist.
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Sie wollten demonstrieren, dass es möglich ist, einen Roboter mit hybrider Fortbewegung zu bauen, der auch ohne spezielle Beinaktuatoren auskommt. Dies hätte den Roboter dann noch schwerer gemacht und es wäre noch mehr Leistung nötig gewesen, um ihn in die Luft zu bringen. Stattdessen setzen sie ausschließlich auf Beintriebwerke zum Laufen und Fliegen. Ganz ohne Unterstützung kommen die Beingelenke dennoch nicht aus: Servos unterstützen die Bewegung, können allerdings die Beine allein nicht bewegen und das Gewicht des Roboters auch nicht tragen.
Das Laufen wird durch das koordinierte Ansteuern der Triebwerke und damit der Gelenke ermöglicht. Das sei nach Angaben der Wissenschaftler eine herausfordernde Aufgabe gewesen. In der Praxis fällt die Fortbewegung auf dem Boden noch etwas ungelenk und langsam aus. Der Übergang vom Lauf- in den Flugmodus erfolgt noch nicht ganz nahtlos. Zum Start muss der Roboter seine Beine und Triebwerke entsprechend ausrichten.
Die Kontrolle im Flug hat sich als schwierig erwiesen. Die gesamte Konstruktion mit den Freiheitsgraden an den Beinen ist recht instabil. Die Triebwerke müssen ständig nachgesteuert werden, um den fliegenden SPIDAR in der Luft zu halten. In der Luft kann er seine Beine bewegen.
Die Energie kommt aus acht Akkus, die direkt an den Beinen angebracht sind. Sie reichen aus, um den Roboter etwa neun Minuten lang in der Luft zu halten. Im Lauf-Modus kann er sich rund 18 Minuten mit einer Akku-FĂĽllung fortbewegen.
Um dem Roboter "Beine zu machen" und eine schnellere Fortbewegung auf dem Boden zu ermöglichen sowie einen stabileren Flug hinzubekommen, sei noch einiges an Arbeit nötig. Die Plattform werde aber derzeit weiterentwickelt, um das zu erreichen. Einen konkreten Einsatzzweck für SPIDAR nennen die Wissenschaftler nicht. Er könnte aber in schwer zugängliche Gebiete fliegen und dort am Boden etwa Rettungsaufgaben übernehmen.
(olb)