Lola rennt

Zweibeinige Laufroboter - Natur und Technik intelligenten Laufens

Zweibeinige Laufroboter - Natur und Technik intelligenten Laufens
Der perfekte Roboter soll laufen wie ein Mensch. Dabei erscheint das Gehen als eine alltägliche Aufgabe, die nicht sonderlich viel Aufmerksamkeit benötigt.
Dass das Laufen jedoch ein überaus komplizierter Vorgang ist, wird spätestens dann deutlich, wenn Wissenschaftler einen Roboter konstruieren wollen, der wie der Mensch auf zwei Beinen unterwegs ist. Die Fortbewegung auf Rädern wäre sehr viel einfacher zu verwirklichen, aber Roboter auf Rädern stoßen schon an kleinen Hindernissen oder Treppen an Ihre Grenzen. Wissenschaftler aus Bielefeld, Köln, Jena und München haben es sich zur gemeinsamen Aufgabe gemacht, am Problem des schnellen Laufens zu arbeiten.

Die Ingenieure in München wollen Lola, einem sogenannten humanoiden Roboter, das schnelle Laufen beibringen. Lola soll mit etwa fünf Stundenkilometern die durchschnittliche Gehgeschwindigkeit des Menschen erreichen und vielleicht sogar irgendwann rennen können. Lolas Vorgänger ist Johnnie. Er hat es immerhin schon auf zwei Stundenkilometer gebracht.

Laufen ist ein überaus komplexer Vorgang: es laufen viele verschiedene Bewegungen gleichzeitig ab, die alle gleichzeitig kontrolliert und geregelt werden müssen. Zusätzlich müssen sensible Sensoren plötzlich auftauchende Störungen, wie etwa kleine oder große Hindernisse wahrnehmen, die Information auswerten und in kürzester Zeit die richtige Reaktion einleiten. Die Aufgabe, dies alles zu kontrollieren und zu regeln, übernimmt beim Menschen das zentrale Nervensystem, also das Gehirn und das Rückenmark. Beim Roboter kommt hier ein Hochleistungsrechner zum Einsatz.

Zunächst müssen die Wissenschaftler verstehen, wie genau das Laufen bei Menschen und Tieren funktioniert. Dazu haben Sie sich ein Vorbild aus der Natur gewählt, dass für ihre Versuche am Nervensystem und an den Gliedmassen geeignet ist - die Stabheuschrecke. Ihre Bewegungen scheinen auf den ersten Blick wenig mit dem menschlichen Laufen zu tun zu haben. Aber bei genauerem Hinsehen stellt sich heraus, dass die Beine der Heuschrecke grundsätzliche Ähnlichkeiten zu denen des Menschen haben, was ebenso für das Bewegungsmuster beim Laufen gilt.

Zum einen untersuchen die Wissenschaftler das Nervensystem der Heuschrecke, den Muskelapparat und das Zusammenspiel der Beine. Zum anderen untersuchen die Wissenschaftler auch direkt das menschliche Laufen ‑ natürlich nur von außen. Sie messen die erzeugten Bewegungen und Kräfte unter verschiedenen Testbedingungen. Die Beobachtungen und Erkenntnisse, die die Wissenschaftler sammeln, helfen das Laufen beim Menschen besser zu verstehen. Mit diesem Wissen werden sich die Wissenschaftler mit "vielen kleinen Schritten" dann ihrem eigentlichen Ziel nähern, nämlich Lola das Rennen beizubringen.

Kamera: Hans-Peter Bollhagen