Fliegender humanoider Roboter: iRonCub3 steht kurz vorm Abheben
Ein fliegender humanoider Roboter soll in Katastrophenfällen und für Inspektionsarbeiten eingesetzt werden. Bis dahin haben die Forscher noch zu tun.
Die Triebwerke des iRonCub3 werden auf einem Prüfstand getestet.
(Bild: IIT (Screenshot))
Robotik-Forscher des Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) haben einen humanoiden Roboter mit dem Spitznamen iRonCub3 entwickelt, der mit einem Jetpack ausgestattet bald in die Luft abheben soll. Derzeit befindet sich der Roboter noch im Probelauf. Er soll später etwa in Katastrophengebieten eingesetzt werden, in die menschliche Teams nicht vordringen können.
Ursprünglich wurde der humanoide Roboter als iCub dafür entwickelt, an Künstlicher Intelligenz (KI) für Roboter zu forschen. Mittlerweile hat er jedoch schon einige Iterationen hinter sich. So baut iRonCub3 auf iCub in der Version 3.0 auf. Zwei Prototypen haben die Robotiker des IIT bereits entwickelt. Sie sind mit insgesamt vier Düsentriebwerken ausgestattet. Zwei davon sind in einem Jetpack auf dem Rücken des Roboters untergebracht, zwei weitere befinden sich an den Armen zur Steuerung. Sie liefern eine Schubkraft von 1000 N, um den rund 70 kg schweren Roboter in die Luft zu bekommen. Die Abgastemperatur erreicht dabei bis zu 1000 °C. Damit der Roboter der Hitzeentwicklung der Triebwerke standhält, bekam iRonCub3 eine Wirbelsäule aus Titan spendiert sowie diverse hitzebeständige Abdeckungen.
Algorithmen zur Flugbahn- und Flugsteuerung
Eine Herausforderung sei es, die Flugbahn-Planung und Flugsteuerung des Roboters zu entwickeln und in den Griff zu bekommen, schreiben die Forscher auf ihrer Projektseite. So muss etwa bei der Flugbahn-Planung auch der Übergang zwischen dem Flug und dem Laufen berücksichtigt werden. Die Robotiker haben dazu einen Momentum-basierten Trajektorienplanungsalgorithmus in der Programmiersprache Python entwickelt. Der Planer wurde in einer Simulation validiert und befindet sich derzeit im Test an einem realen Roboter.
Auch die Flugsteuerung sei ein komplexes Problem, schreiben die Forscher. Dazu mussten Regelungsalgorithmen entwickelt werden, die die Positions- und Haltungsänderungen des humanoiden Roboters so steuern, dass er frei im Raum fliegen kann. Die Algorithmen sind so angelegt, dass der Roboter mit weiteren Triebwerken ausgestattet werden kann, aber trotzdem steuerbar bleibt.
Orientierung im dreidimensionalen Raum
Im dreidimensionalen Raum muss der Roboter seine eigene Position kennen. Die Forscher haben einen Algorithmus entwickelt, der die Roboterposition auf der Grundlage von Sensordaten einer Inertial Measurement Unit (IMU) sowie einer Intel RealSense-Tiefenkamera auf der Brust des iRonCub3 zur räumlichen Orientierung abschätzen kann.
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Das Forschungsteam hat den Roboter bereits im Windkanal getestet, um die aerodynamischen Modelle zu validieren. Denn die Aerodynamik des Roboters verändert sich durch die Bewegungen im Flug. Das ermittelte Aerodynamikmodell soll dann zur Entwicklung der Flugsteuerung eingesetzt werden.
Noch ist iRonCub3 nicht einsatzfähig. Bis er zu einem ersten Testflug abheben kann, müssen noch einige Experimente und Simulationen mit der Flugbahn- und Flugsteuerung durchgeführt werden. Die Forscher sind allerdings guter Dinge, dass es bald soweit sein wird. Geplant ist, den fliegenden humanoiden Roboter später bei Rettungseinsätzen in Katastrophengebieten oder bei Inspektionsarbeiten einzusetzen.
(olb)