Neuer Laufroboter 'HECTOR' entsteht am Bielefelder Exzellenzcluster CITEC

Wieso können sich Tiere so elegant bewegen aber selbst modernste Laufroboter (noch) nicht? Diesem Geheimnis der Natur auf die Spur zu kommen ist das Ziel einer Kooperation von Biologen und Ingenieuren des Bielefelder Exzellenzclusters 'Kognitive Interaktions-Technologie' (CITEC).

Die Wissenschaftler entwickelten zu diesem Zweck den sechsbeinigen Laufroboter 'HECTOR', der die Eigenschaften seiner biologischen Vorbilder in bisher nicht erreichtem Umfang technisch umsetzt. Dabei steht der Name 'HECTOR' für "hexapod cognitive autonomously operating robot". Das Konzept, die Designstudie sowie wesentliche Funktionsteile von 'HECTOR' werden am Freitag, den 11.02.2011 um 10 Uhr im CITEC präsentiert.

Ganz in der Tradition der Universität Bielefeld, ist 'HECTOR' das Ergebnis interdisziplinären Austauschs und fakultätsübergreifender Zusammenarbeit, in die auch auswärtige Partner aus den Bereichen Funktionsdesign und Materialforschung eingebunden wurden. Federführend wurde 'HECTOR' von der Nachwuchsgruppe Mechatronik biomimetischer Aktuatoren und der Arbeitsgruppe Biokybernetik entwickelt. Erstere brachte ihr umfangreiches Know-how im Bereich biologisch inspirierter Antriebe und Antriebsregelung ein.

Dabei wurde die mechatronische Entwicklung maßgeblich von Dipl.-Physiker Jan Paskarbeit durchgeführt. Dr. Axel Schneider (Technische Fakultät) und Prof. Dr. Josef Schmitz (Fakultät für Biologie) brachten als Projektleiter ihre langjährige Forschungserfahrungen mit dem 6-beinigen Laufroboter TARRY ein. Zum Einsatz kommen wird 'HECTOR' nach seiner Fertigstellung in verschiedenen Arbeitsgruppen und Projekten des Exzellenzclusters, wo er als vielseitige Versuchsplattform dienen wird. Um die jeweils benötigte spezielle Sensorausstattung leicht auswechseln zu können, wurde beim Körperdesign, welches in Zusammenarbeit mit der Folkwang Hochschule in Essen entwickelt wurde, ein Wechseldeckelkonzept verwirklicht.

So kann z.B. schnell von einer Rundumkamera mit Fernsicht auf eine taktile Antenne für die Ertastung im Nahbereich gewechselt werden. Durch die Entwicklung eines speziellen Interface- und Bus-Konzeptes ist die Anbindung der sensorischen Informationsverarbeitung an das Bewegungskontrollsystem ebenfalls leicht realisierbar. Das Kontrollprogramm des Roboters arbeitet nach dem Prinzip der verteilten Intelligenz eines Insektengehirns und wird demnächst auch lernen und vorausplanen können. Damit wird 'HECTOR' zukünftig in der Lage sein, sich auch in unbekanntem Gelände zurechtzufinden und beispielsweise Erkundungsaufgaben selbständig zu erfüllen.

Für 'HECTOR' wurden neue Gelenkantriebe entwickelt, die ebenso geschmeidig wie Muskeln arbeiten. Jeder der hochintegrierten Antriebe enthält alle notwendigen Sensoren, die komplette Regelungselektronik mit eigenem Prozessor sowie eine zum Patent angemeldete sensorisierte, elastische Kupplung. Damit ist es möglich, jedes der 18 Beingelenke nach biologisch inspirierten Regelalgorithmen zu kontrollieren und beispielsweise nachgiebig bei Kollisionen oder bei Interaktionen mit Menschen zu reagieren.

Der Roboter besitzt wie Insekten ein Exoskelett, welches extrem leicht dabei aber sehr robust ist. Die dünnwandige Körperhülle aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wurde in Zusammenarbeit mit dem Leibniz Institut für Polymerforschung in Dresden konzipiert und optimiert. Sie verwindet sich selbst bei einer Belastung mit 30 kg nur um weniger als 1 mm. Zu dem Gesamtgewicht des etwa 12 kg schweren und 1 Meter langen Roboters trägt die neue dreisegmentige Körperhülle nur etwa 13 % bei.

Kontakt: Prof. Dr. Josef Schmitz Department of Biological Cybernetics University of Bielefeld e-mail: Josef.Schmitz[at]Uni-Bielefeld.de

http://www.uni-bielefeld.de/biologie/Kybernetik/staff/josch/