Das vierbeinige Robotersystem Bert ist eine Plattform zur Erforschung biologischer Fortbewegung. Ziel des Systsems ist das Verstehen und Übertragen von Fortbewegungsmustern aus der Natur auf Robotersysteme. Der Laufroboter zeichnet sich durch sein Rapid-Prototyping-Konzept in Verbindung mit kostengünstigen Komponenten aus. Dadurch können schnell und flexibel verschiedene Strategien und Laufmuster auf einem Roboter untersucht werden.
Das System Bert wurde erstmals im Jahr 2017 der Öffentlichkeit präsentiert.
Technische Daten*
Größe:
0,40 m × 0,30 m × 0,25 m
Gewicht:
3 kg
Freiheitsgrade:
8
Geschwindigkeit:
ca. 0,8 km/h
Energieversorgung:
Kabelgebunden oder batteriebetrieben
Antriebe:
SEA mit Eisenlosen DC-Motoren
Sensorik:
16 Positionssensoren (je zwei pro Gelenk, vor und hinter den Federn)
Inertialsensorik
Besonderheiten:
seriell-elastische Antriebe
funktionelle Kopplung der Gelenke über synchrone Riemengetriebe
* die technischen Daten variieren zwischen den einzelnen Versionen.
Systembeschreibung
Die intelligent verkoppelten Beine werden durch serienelastische Antriebe aktuiert, welche zwischen Motor und Gelenk noch eine mechanische Feder enthalten. Diese ermöglichen es während der Bewegung Energie zu speichern und wieder freizugeben, was eine Grundvoraussetzung für hochdynamische Gangarten ist. Neben den Bewegungsmustern wie Gehen, Traben, Galoppieren oder Passgang wird auch an Optionen für kontrolliertes Klettern geforscht. Hierdurch soll ein möglichst vielseitiges Robotersystem entstehen, welches effizient weite Strecken zurücklegen kann und sich zugleich auch in unwegsamen Gelände oder kleinen Höhlen bewegen kann.
Die Grundplattform wird in einem iterativen Prozess ständig weiterentwickelt. Mit der ersten Generation wurden bereits seit dem Jahr 2016 verschiedene Grundgangarten auf dem Low-Cost-System implementiert und untersucht. Neben der kabelgebundenen Ausführung zur Erprobung in Laborbereichen wurde eine batteriebetriebene Version gebaut, die speziell für Außenexperimente verwendet wird. Um im Forschungsalltag auf einen zuverlässigen und leistungsstarken Roboter bauen zu können wurde der Roboter im Jahr 2018 überarbeitet und in einer zweiten Generation fertiggestellt. Dabei wurden die Antriebe, die Energieversorgung und die mechanische Struktur deutlich verbessert.
Bert wird speziell für Applikationen eingesetzt, die sehr hohe Anforderungen an die Hardware stellen. Beispiele hierfür sind vierbeiniges Springen oder das Ausführen von Lernalgorithmen, welche versuchen durch gezieltes „ausprobieren“ effiziente Fortbewegungsarten zu entwickeln
Künftige Entwicklungen werden die Fähigkeiten des Roboters erweitern, in dem das System z.B. um ein „Schultergelenk“ erweitert wird und neue Sensoren zur Wahrnehmung der Umgebung integriert werden.
Im Jahr 2019 hat Alin Albu-Schäffer mit dem Projekt M-Runners den renommierten ERC Advanced Grant gewonnen. Ziel des Projekts ist, den Erkenntnisgewinn um die fundamentalen Prinzipien der beinbasierten Bewegung so weit zu steigern, dass vier- und zweibeinige Roboter entwickelt werden können, die ähnliche Bewegungscharakteristiken hinsichtlich Versatilität und Effizienz wie ihre biologischen Vorbilder aufweisen. Als Grundlage dafür wird das Robotersystem Bert eingesetzt und weiterentwickelt.
Das vierbeinige Robotersystem Bert ist eine Plattform zur Erforschung biologischer Fortbewegung.
