Aus der Forschung
TORO steht für „TOrque controlled humanoid RObot“, also kraftgeregelter menschenartiger Roboter. Ziel der DLR-Ingenieure ist ein Roboter, der auf seine Umwelt reagiert und sich in unbekannter Umgebung sicher bewegt. Bild: DLR (CC-BY 3.0).
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Ein Roboter mit Gefühl
Sein Vorbild ist der Mensch. Er hat kräftige Beine, etwas dünnere Arme - aber im Moment noch kein Gesicht: der Laufroboter TORO vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sein Schöpfer heißt Christian Ott, ist promovierter Ingenieur und hat sich zum Ziel gesetzt, TORO Schritt für Schritt das Laufen beizubringen. Genauer gesagt: den „nachgiebigen Gang“.
Der ist Voraussetzung dafür, dass sich Roboter in einer unbekannten Umgebung fortbewegen können. Würde TORO bei jedem Stoß gleich umkippen, anstatt ihn abzufedern, wäre das hoch gesteckte Ziel der Ingenieure nicht zu erreichen: Menschenartige Roboter sollen eines Tages im Dienstleistungsbereich oder für gefährliche Aufgaben zum Beispiel in Katastrophengebieten eingesetzt werden. Heutige Roboter laufen meist starr und in gut bekannten Umgebungen. TORO dagegen, dafür sorgen Christian Ott und sein Team, wird immer sensibler und kommt dem menschlichen Gang immer näher.
Seit Dezember 2011 leitet Ott die Helmholtz-Nachwuchsgruppe „Dynamische Regelung humanoider Laufmaschinen“ am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen. Seine Versuche mit TORO sind schon älter: Angefangen hat Ott 2009 mit einem Armmodell, aus dem er die erste Laufmaschine baute – ohne Oberkörper und mit Schultern in der Hüfte. Seine Erfahrungen, die er zuvor in Japan beim Bau steif gehender Roboter gemacht hat, haben ihm dabei geholfen.
Mit seinem Team konzentriert Ott sich auf die Verbesserung des Gehens. Zuerst haben sie den kraftgesteuerten Gang von TORO optimiert, um ihn dann um den Oberkörper zu erweitern. „Damit er stärker mit seiner Umwelt interagieren kann“, sagt Ott. „Dafür mussten wir die auf Leichtbauarmen basierenden Beine und vor allem die Hüftgelenke weiterentwickeln.“ Angetrieben von einem computergesteuerten Signal marschiert TORO los. Sensoren in seinen Füßen messen die Kräfte beim Auftreten, Sensoren in den Gelenken lassen ihn seine Umwelt erspüren. „Im Stand kann er Stöße ausbalancieren. Künftig soll er das auch im Gehen schaffen“, sagt Ott. „Er soll auch Treppen steigen oder Türen öffnen können.“ Menschen agieren bei diesen Abläufen intuitiv: Sie üben Druck aus, geben nach, verlagern den Oberkörper. TOROs neu montierte Arme und Hände helfen, solch komplexe Bewegungsabläufe zu meistern.
Die eigentliche Weiterentwicklung von TORO findet am Computer statt: In Simulationen schrauben die Forscher an Algorithmen und entwickeln Methoden, die TOROs Gang robuster und flexibler machen sollen. Längerfristig wollen die DLR-Forscher ihre Laufroboter dem Menschen noch weiter angleichen, indem sie beispielsweise Sehnen nachempfinden. Damit sollen künftige Robotergenerationen bei geringerem Energieaufwand schneller laufen.
