Vierbeiniger Roboter mit Magnetfüßen erklimmt Gebäude
Roboter Marvel kann an Wänden senkrecht empor und über Kopf an Decken laufen. Dazu muss die Oberfläche allerdings aus ferromagnetischem Material bestehen.
Marvel klettert senkrecht an einem Tank hoch und weicht Hindernissen aus.
(Bild: Seungwoo Hong u. a.)
Ein Forschungsteam des Korea Advanced Institutes of Science and Technology und der University of Illinois hat einen vierbeinigen Roboter namens Marvel entwickelt, der mit magnetisierbaren Füßen unter anderem Gebäude mit Metall-Fassaden und Stahlbrücken senkrecht oder über Kopf selbstständig erklettern kann. Dabei gelingt es ihm, nicht-metallische Bereiche zu umklettern. Der Roboter, so das angedachte Ziel der Wissenschaftler, könnte später für Wartungsarbeiten eingesetzt werden.
Der Aufbau von Marvel ähnelt weitgehend dem gängiger vierbeiniger Roboter wie etwa Spot von Boston Dynamics. Entsprechend kann er sich grundsätzlich auch auf nahezu beliebigen Untergrund in der Ebene fortbewegen. Der große Unterschied zu herkömmlichen Robotern besteht in den Füßen. In ihnen ist bei Marvel ein Elektromagnet untergebracht, der ein- und ausgeschaltet werden kann, sowie eine Fußsohle aus permanentmagnetischem Elastomer (Magnetorheological Elastomer – MRE).
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes Video (Kaltura Inc.) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Kaltura Inc.) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Der Elektromagnet kann seinen Zustand zwischen magnetisch und unmagnetisch ändern. Wobei die jeweiligen Zustände dem in Science Robotics veröffentlichten wissenschaftlichen Paper "Agile and versatile climbing on ferromagnetic surfaces with a quadrupedal robot" nach auch ohne weitere Energiezufuhr gehalten werden können. Somit wird also lediglich für den Umschaltvorgang Energie benötigt. Die einzelnen Roboterfüße können je nach Bedarf so geschaltet werden, dass sie auf magnetischen Flächen haften oder nicht. Das ermöglicht Marvel das Fortbewegen an senkrechten Wänden und Decken – zumindest solchen, die ferromagnetische Eigenschaften aufweisen. Die MRE-Sohlen sorgen dabei für höhere Zughaltekräfte, sodass der Roboter auch schräge Flächen erklimmen kann, ohne abzufallen.
Klettern an Metallwänden- und decken
Getestet hat das Forschungsteam den Roboter im Labor an Metallwänden und -decken. Der Roboter konnte sich senkrecht und über Kopf ähnlich fortbewegen wie auf einer ebenen Fläche. Marvel konnte dabei an Wänden zusätzlich eine Last von 2 kg tragen, an Decken bis zu 3 kg. Die Wissenschaftler ließen den Roboter Hindernisse und nicht magnetische Flächen von etwa 10 cm Breite und 5 cm Höhe überklettern. Dabei orientierten sich die Forschenden an Katzen. Sie ertasten zunächst mit kleinen Schritten eine Oberfläche, bevor sie die Hinterpfoten nachziehen. Gleiches wendeten sie bei Marvel an, etwa auch beim Übergang vom Boden zur Wand und von der Wand zur Decke. Abhängig von der Oberfläche kann Marvel bis zu 0,7 m/s zurücklegen, schreiben die Wissenschaftler.
An einem verrosteten Lagertank probierten die Forscher den Roboter unter realen Bedingungen aus, ließen ihn dort vertikal emporklettern, Hindernissen ausweichen und Hindernisse überklettern. Beim Klettern ohne Hindernisse erreichte der Roboter eine Geschwindigkeit von 0,35 m/s.
(olb)