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Di, 18. Juni 2013, 09:29

Gesellschaft::Wissenschaft

Roboterkatze rennt mit Linux

Cheetah-Cub, eine Entwicklung der Forscher des Biorobotics Laboratory der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) aus der Schweiz, ist ein vierbeiniger Roboter, dessen Vorbild Hauskatzen sind. Cheetah-Cub braucht keine Unmengen Futter, verschmutzt nicht die Wohnung und zerkratzt keine Möbel, hat aber auch keinen Kuschelfaktor.

Cheetah-Cub: Roboterkatze mit ausgeklügelter Fortbewegung

École polytechnique fédérale de Lausanne

Cheetah-Cub: Roboterkatze mit ausgeklügelter Fortbewegung

Der robuste, 1100 Gramm schwere Cheetah-Cub ist mit einer Länge von 21 cm deutlich kleiner als seine pelzigen Vorbilder. Laut den Forschern erreicht der Roboter Geschwindigkeiten von bis zu 1,42 Metern pro Sekunde (ca. 5 km/h) und ist damit bzgl. Froude-Zahl und Körperlängen pro Sekunde der schnellste vierbeinige Roboter unter 30 kg. Die Robo-Miez stabilisiert sich selbst über einen großen Geschwindigkeitsbereich und gilt als preiswert, was sie zu einem ausgezeichneten Forschungsobjekt für mehrgliedrige Beine bei vierfüßigen Robotern macht.

Gekoppelte, neuronenartig vernetzte Oszillatoren (Central Pattern Generators, CPGs) sorgen dafür, dass Cheetah-Cub das Gleichgewicht hält. Bei den 15 Zentimeter langen, drei- bzw- viergliedrigen Beinen schauten sich die Forscher viel von Hauskatzen ab und bildeten die natürlichen Pendants mit Federn, Sehnen und Motoren nach. Die Beine basieren auf Entwürfen von Biomechanikern und entstanden bereits 2001. Die in ihnen integrierten Federn sollen die Muskelspannungen bei Säugetieren ersetzen. Angetrieben wird jedes Bein von je zwei RC-Motoren (Kondo KRS2350 ICS), die die Bewegungen im Hüft- und Knie-Bereich steuern. Der Roboter kann Höhenunterschiede von maximal 20 Prozent seiner Beinlänge (ca. drei Zentimeter) ausgleichen.

Die CPGs sind komplizierte Schaltkreise, die komplexe Bewegungsmuster erzeugen, indem sie nur einfache Kommandosignale erhalten. Die in Cheetah-Cub verwendeten CPGs sind Weiterentwicklungen der Schaltungen in den Amphibot- und Salamandra-Robotern, die ebenfalls an der EPFL erdacht wurden. Die Forscher konzentrierten sich darauf, die richtigen Zeiträume für einen Bewegungszyklus bestimmen und in jeder Phase das Verhältnis zwischen Hüft- und Kniewinkeln zu kontrollieren. Wichtig ist auch, wie lange der Roboter bei den unterschiedlichen Geschwindigkeiten mit seinen Füßen den Boden berührt.

Bevor der Cheetah-Cub gebaut wurde, testeten und optimierten die Forscher ihre Ideen ausgiebig mithilfe der Software Webots, in der sie auch die Bewegungsmodelle erstellten. Das für die Bewegung zuständige »Hirn« der Roboterkatze ist ein RoBoard RB110, auf dem das echtzeitfähige Xenomai-Linux installiert ist. Eine WLAN-Karte Via VT6655 dient der Datenübertragung. Um zu funktionieren, muss die kleine Roboterkatze mit elektrischer Energie bei einer Spannung zwischen 8 und 14 Volt gespeist werden. Eine detaillierte Beschreibung, Bilder und Videos des Cheetah-Cub gibt es auf der Webseite des Biorobotics Laboratory.

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