Drohne auf zwei Beinen

Der Seiltänzer unter den Robotern

Von Manfred Lindinger
14.10.2021
, 12:24
Leonardo bewahrt dank seiner vier Rotoren an der Schulter auch in unwegsamen Gelände die Haltung.
Leonardo ist Drohne und Laufroboter zugleich. Dadurch kann er Dinge, die anderen Maschinen verwehrt sind: Skateboard fahren und auf dem Seil tanzen.
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Für „Leonardo“ scheint es keine Hindernisse zu geben, so hoch oder tief sie auch sein mögen. Treppen oder Mauern überwindet der Roboter mit Leichtigkeit, indem er sich einfach in die Lüfte schwingt. Unebenes Gelände schafft er spielend zu Fuß. Auch auf dem Seil zu tanzen vermag das rund 75 Zentimeter große und 2,5 Kilogramm schwere Maschinenwesen, ohne herabzufallen, und sogar auf dem Skateboard meistert er einen Slalomparcours ohne Sturz. Leonardo, kurz Leo genannt, scheint nichts aus dem Gleichgewicht bringen zu können. Selbst wenn er von einem Stock gestoßen wird oder ein starker Wind von der Seite bläst, hält er seine Laufrichtung bei.

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Leo ist erste zweibeinige Roboter, der auch fliegen kann. Dadurch ist er äußerst flexibel und kann Dinge, die anderen Robotern verwehrt sind. Entwickelt wurde die Maschine, deren Name ein Akronym ist für „LEgs ONboARD DrOne“, von Wissenschaftlern um Soon-Jo Chung vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science Robotics schreiben, schließt Leo die Lücke zwischen der bipedalen und der fliegenden Fortbewegungsweise – zwei Bewegungsarten, die bei den marktüblichen Robotern bislang nicht verknüpft sind. Dadurch ist Leo Drohne und Laufroboter zugleich.

Vier bewegliche Propeller befinden sich an Leos Schultern. Je zwei sind nach vorne und hinten gerichtet. Die Rotoren verleihen Auftrieb und bewahren den Roboter, wenn er zu Fuß in schwierigem Terrain unterwegs ist, vor einer gefährlichen Schieflage und vor einem Sturz. Ist der Schub groß genug, hebt Leonardo ab und fliegt über das Hindernis hinweg. Bei der Konstruktion des Roboters dienten den Forschern Vögel als Vorbild. Die Tiere, die sowohl hüpfend als auch fliegend unterwegs sind, halten durch Flügelschläge ihre Balance, wenn sie etwa auf einer Stromleitung oder einem dünnen Ast landen. Leonardo kann sich mithilfe des Bordcomputers und diverser Sensoren autonom fortbewegen. Bei der Orientierung hilft ihm ein Navigationssystem. Mit einer Kamera erfasst er die Umgebung.

Konstruktion in Leichtbauweise

Damit sich Leonardo möglichst leicht in die Lüfte erheben kann, drückt sich der Roboter beim Start mit den Füßen ab. Dort sitzen ebenfalls Sensoren. Diese registrieren auch, sobald der Roboter wieder sicheren Boden unter den Füßen hat. Das System schaltet dann auf eine zweibeinige Gangweise um und passt die Rotorleistung an die neue Bedingung entsprechend an.

Leo ist 2,5 Kilogramm schwer und 75 Zentimeter groß
Leo ist 2,5 Kilogramm schwer und 75 Zentimeter groß Bild: Caltech

Während Leonardo sich elegant durch die Luft bewegen kann, wirkt sein Laufstil eher staksig. Mit einem Tempo von 20 Zentimetern pro Sekunde gehört er nicht zu den schnellsten Laufrobotern. Jedes Bein wird von drei Servomotoren bewegt – ein Motor sitzt am Becken, zwei Motoren befinden sich an Leonardos Hüfte. Beim Laufen berühren nur die Fußspitzen den Boden. Sie sind mit rutschfestem Gummi überzogen. In Ruhe steht Leonardo auch auf seinen Fersen.

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Die vier Propeller sind ständig in Betrieb. Würde man den Gang optimieren und die Füße und Beine, die aus Karbonfasern bestehen, stabiler bauen, könnte man auf die Rotoren weitgehend verzichten, so die Forscher. Doch die laufende Fortbewegung Leonardos ist ohnehin eher von untergeordneter Bedeutung. Chung und seine Kollegen sehen die Anwendungsgebiete von Leonardo überall dort, wo es für Menschen gefährlich und das Gelände für gewöhnliche Laufroboter ungeeignet ist – ideal wäre er etwa für die Inspektion von Hochspannungsleitungen. Leo könnte auf den Leitungen landen und dort womöglich auch Reparaturen vornehmen.

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Im nächsten Schritt wollen die Forscher um Chung Leonardo mit Künstlicher Intelligenz ausstatten. Damit soll der Roboter ein gewisses Körperempfinden erhalten und eigenständig entscheiden können, wie stark die Propeller ihn beim Gehen unterstützen müssen.

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger - Portraitaufnahme für das Blaue Buch "Die Redaktion stellt sich vor" der Frankfurter Allgemeinen Zeitung
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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