Orientiert sich an der Beweglichkeit und Trittsicherheit von Bergziegen (eng. Goat): Der Roboter GOAT (Good over all Terrains). (Bild: CREATE EPFL)
Von Bergziegen, die fast senkrechte Felswände hinaufklettern, bis zu Gürteltieren, die sich zu einer schützenden Kugel zusammenrollen, haben sich Tiere so entwickelt, dass sie sich mühelos an Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen können. Für einen autonomen Roboter hingegen, der darauf programmiert ist, ein Ziel zu erreichen, stellt jede Abweichung vom vorgegebenen Weg eine große physikalische und rechnerische Herausforderung dar.
Formwandler kann Fahren, Rollen und sogar Schwimmen
Die Forscher um Josie Hughes vom CREATE Lab der EPFL School of Engineering wollten einen Roboter entwickeln, der sich so geschickt wie ein Tier durch verschiedene Umgebungen bewegen und dabei spontan seine Form ändern kann. Mit GOAT (Good Over All Terrains) haben sie genau dies erreicht und damit ein neues Paradigma für die Fortbewegung und Steuerung von Robotern geschaffen.
Dank seiner flexiblen und dennoch robusten Bauweise kann GOAT während der Fahrt spontan zwischen einer flachen „Rover“-Form und einer Kugel wechseln. So kann er zwischen Fahren, Rollen und sogar Schwimmen wechseln und verbraucht dabei weniger Energie als ein Roboter mit Gliedmaßen oder Anhängseln.
Inspiriert von Kängurus und Kakerlaken
Für die Gestaltung ihres Roboters ließ sich das CREATE-Team vom gesamten Tierreich inspirieren, darunter Spinnen, Kängurus, Kakerlaken und Tintenfischen. Der bioinspirierte Ansatz des Teams führte zu einem sehr flexiblen Design, das sich der Interaktion mit seiner Umgebung anpasst, anstatt starr zu bleiben. Diese Nachgiebigkeit bedeutet, dass GOAT seine Form aktiv verändern kann, um seine passiven Eigenschaften zu ändern, von flexibler in seiner „Rover“-Konfiguration bis hin zu robuster als eine Kugel.
Der einfache Rahmen des Roboters ist aus kostengünstigen Materialien gefertigt und besteht aus zwei sich kreuzenden, elastischen Glasfaserstäben mit vier motorisierten, felgenlosen Rädern. Zwei Seilwinden verändern die Konfiguration des Rahmens und ziehen ihn schließlich wie Sehnen zu einer festen Kugel zusammen. Batterie, Bordcomputer und Sensoren sind in einer bis zu 2 kg schweren Nutzlast untergebracht, die in der Mitte des Rahmens aufgehängt ist, wo sie im Kugelmodus gut geschützt ist - ähnlich wie ein Igel seinen Unterleib schützt.
Die Nachgiebigkeit ermöglicht es GOAT auch, mit minimaler Sensorausrüstung zu navigieren. Mit nur einem Satellitennavigationssystem und einem Gerät zur Messung der eigenen Orientierung des Roboters (Trägheitsmesseinheit) hat GOAT keine Kameras an Bord: Er muss einfach nicht genau wissen, was sich auf seinem Weg befindet.
