Roboter-Zentaur: Dieses Exoskelett gibt es euch 2 zusätzliche Beine

Chinesische Forscher haben ein neuartiges Exoskelett entwickelt: Das Gerät wird ähnlich wie ein Rucksack am Rücken eines menschlichen Trägers befestigt, der stets vorgibt, wo es langgeht. Hinten am Rücken ist an einer horizontalen Platte mit einer elastischen Kopplung ein Roboter mit 2 Beinen befestigt. Der „Zentaur-artige Roboter“ ist als Unterstützung in Bereichen gedacht, wo Menschen schwere Lasten tragen müssen – wie zum Beispiel bei Militär- oder Rettungseinsätzen.

Ein im Subreddit r/robotics geteiltes Video zeigt das neuartige Gerät aus China. Auf den ersten Blick wirkt es recht skurril und erinnert ein bisschen an eine Sackrodel auf 2 Beinen, die einem Menschen nachtrippelt. Die Studie erschien im International Journal of Robotics Research.

➤ Mehr lesen: Was Exoskelette für unsere Gesundheit tun können

Roboter bewältigt unwegsames Terrain

Der Roboter soll über ein Kamera-Sensor-System erkennen, wohin sich ein Mensch bewegen will, und dann automatisch folgen. Extra Befehle sollen dazu nicht erforderlich sein. Wenn ein Mensch rückwärtsgeht oder seine Gehrichtung verändert, erkennt der Roboter das und macht dasselbe. In Experimenten der Forscher demonstrierte das Gerät enge Achterbewegungen, Treppensteigen und meisterte verschiedene Terrains im Freien.

Das robotische Gestell sieht zwar merkwürdig aus, bei der Entwicklung hatte das Forscherteam aber durchaus konkrete Anwendungsszenarien im Kopf: Denn es gibt Situationen, in denen das Tragen schwerer Lasten zwar dringend notwendig ist, gleichzeitig aber viel Energie kostet und mit einem Verletzungsrisiko einhergeht. Etwa, wenn Einsatzkräfte der Bergrettung Erste-Hilfe-Equipment in entlegene Gebiete tragen oder Soldaten Ausrüstung wie Zelte in ein Waldgebiet bringen müssen. Experimente der chinesischen Forscher zeigten, dass der Zentaur-Roboter den Energieverbrauch der Träger um bis zu 35 Prozent senken konnte. Die Fußsohlen der Träger wurden sogar um 52 Prozent weniger belastet.

Löst bekanntes Problem von Exoskeletten

Zwar gibt es schon Exoskelette, die beim Lastenheben unterstützen. Die sind aber laut den Forschern für solche Einsätze weniger geeignet: Der Winkel zwischen der Unterstützungsrichtung und der Richtung der menschlichen Bewegung sei zu groß. Bei einem 20 kg schweren Rucksack wirkt die Last durch die Schwerkraft nach unten, und der menschliche Körper muss dagegenhalten. Das ist nicht optimal.

Genau dieses Problem wollten die chinesischen Forscher angehen: Sie ließen sich dazu von 4-beinigen Tieren wie Pferden inspirieren, bei denen der Lastabtrag – anders als beim Menschen – nicht an 2, sondern an 4 Punkten erfolgt und sich damit besser aufteilt.

Das Kernproblem war aber, dass Exoskelette von Trägern oft als unangenehm empfunden werden und manchmal sogar ihre eigene Bewegungsfreiheit einschränken, wie eine Studie der TU Graz zeigte (die futurezone berichtete). Würde man den Zentaur-Roboter zu stark mit dem menschlichen Träger verbinden, könnte genau das passieren. 

Die Forscher setzten deshalb spezielle rautenförmige Federgelenke ein. Je nach Kraft verhalten sich diese Verbindungen unterschiedlich: Wirkt nur wenig Kraft, etwa bei einer leichten Last, bleibt die Verbindung relativ steif, und der Roboter kann schnell und präzise agieren. Schnallt man dann eine schwere Last auf den Roboter, wird die Kopplung weicher, damit Stöße und starke Bewegungen besser abgedämpft werden. Dadurch sollen sich Mensch und Roboter weniger gegenseitig stören.

➤ Mehr lesen: Wie lernen humanoide Roboter?

Diskussionen auf Reddit

Auf Reddit fallen die Reaktionen jedenfalls gemischt aus. Manche machen sich Sorgen über Unfälle: „Stell dir vor, du rennst mit diesem Ding mit voller Ladung, stolperst und brichst dir das Rückgrat, weil es mit voller Wucht auf dich stürzt. Das ist, als würde man ein Auto von der Motorhaube aus fahren“, meint ein User. 

Andere finden es aber eine gute Idee: „Ich verstehe die vielen negativen Kommentare nicht. Ich finde es interessant für Gelände, wo Räder keine Option sind. Es löst das Problem, das viele autonome Roboter immer noch haben: die Geländeerkennung und die Wahl des besten Weges in unwegsamem Gelände. So muss kein Mensch ständig Energie und Aufmerksamkeit aufwenden, um ihn zu steuern. Ich denke, es ist einer der wenigen Laufroboter, die ich kenne, der wirklich Sinn macht“, schreibt ein anderer.