Italienische und belgische Ingenieure haben einen Algorithmus zur Kontrolle des Gleichgewichts eines vierbeinigen Roboters entwickelt, dank dem er im Stehen auf zwei Beinen nicht fallen kann. Sie demonstrierten, wie ein echter 90-Kilogramm-Roboter auf zwei Beinen steht, ohne zu fallen, und führten eine Simulation durch, bei der ein virtueller Roboter gleicher Bauart einen sechs Zentimeter breiten Balken entlanglaufen konnte. Ein Artikel zum Algorithmus wird auf der Konferenz IROS 2020 vorgestellt.
Vierbeinige Roboter werden oft als sehr passable Fahrzeuge angesehen, und ihre Entwicklung wurde teilweise durch das Militär angeregt, das sie für den Transport von Gütern über unwegsames Gelände einsetzen wollte. Dieser Vorteil ist vor allem darauf zurückzuführen, dass vierbeinige Roboter die Position und Höhe jedes Beins an das Gelände anpassen können. In einigen Fällen kann das Gelände so sein, dass herkömmliche Algorithmen nicht in der Lage sind, stabile Beine zu berechnen und das Gleichgewicht zu halten.
Ingenieure um Claudio Semini vom Italian Institute of Technology brachten dem vierbeinigen Roboter bei, mit zwei Sonderfällen in schwierigem Gelände fertig zu werden – dem Steuerungsalgorithmus wurde beigebracht, auf zwei Stützpunkten zu stehen und auf einer dünnen Stütze vorwärts zu gehen.
Im ersten Schritt betrachtet der neue Auswuchtalgorithmus den Roboter als flaches Umkehrpendel. Es hat zwei Freiheitsgrade sowie zwei Hauptparameter: die maximale Geschwindigkeitszunahme und die Zeit bis zum Fallen, d in irgendeiner Weise. Dieses einfache Modell ist in der Lage, die Bewegungen des Roboters zu beschreiben, aber es reicht nicht aus, um es zu steuern. Daher haben die Entwickler auch einen Algorithmus geschrieben, der die Zustände des Modells in Befehle für einen vollwertigen Roboter umwandelt.
Außerdem verfügt der Roboter über einen Algorithmus, der dafür verantwortlich ist, sich entlang einer schmalen Linie vorwärts zu bewegen. Er bewegt ein schräg stehendes Beinpaar nach vorne, während das andere in der Luft hängt. Der Algorithmus berechnet symmetrische Bewegungen, die das Gleichgewicht in der Längsebene nur minimal beeinflussen.
Die Entwickler zeigten in der Simulation die Arbeit des ganzen Bündels von Algorithmen und demonstrierten, wie das exakte Modell des Roboters einen eineinhalb Meter breiten Balken von sechs Zentimetern Breite (bei einem Beinspitzendurchmesser von vier Zentimetern) überwand. Sie demonstrierten auch reale Tests des Ausgleichsalgorithmus an einem hydraulisch angetriebenen vierbeinigen HyQ-Roboter. Es stellte sich heraus, dass der Roboter nicht nur in Ruhe auf zwei Beinen stehen konnte, sondern auch ein Herunterfallen verhinderte, wenn die Person ihn ein wenig in verschiedene Richtungen schob.
Im vergangenen Jahr zeigten amerikanische Ingenieure neue Fähigkeiten in dem ungewöhnlichen symmetrischen vierbeinigen Roboter ALPHRED2. Insbesondere brachten sie ihm bei, auf zwei Beinen zu balancieren und mit den anderen beiden Beinen die Kiste anzuheben und auf den Tisch zu stellen.
