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Dieser ETH-Roboter hat gerade den Etzel erwandert – und war dabei erstaunlich schnell

19.01.2022, 20:0020.01.2022, 06:28

Baumwurzeln, steiles Gelände, hohe Stufen, rutschiger Boden – diese Hindernisse zu überwinden, scheint einem ETH-Roboter kaum Mühe zu bereiten. Im Gegenteil: Eine schwierige Wanderung absolvierte er in der Zeit, die auf dem Wegweiser stand.

Die 2.2 Kilometer lange Strecke führte den vierbeinigen Roboter mit dem Namen Anymal auf den rund 1000 Meter hohen Etzel im Kanton Schwyz. Er absolvierte die Strecke bis auf den Gipfel in 31 Minuten – auf der offiziellen Beschilderung stehen 35 Minuten, wie die Robotikforscher um Takahiro Miki von der ETH Zürich in der Fachzeitschrift «Science Robotics» berichten.

Roboter könnten dereinst nützliche Helfer sein, wenn es darum geht, auf Weltraummissionen zu gehen oder in für Menschen gefährlichem Gelände nach Verschütteten zu suchen. Bislang können Roboter jedoch kaum mit der Leistung von Tieren mithalten, die sich in schwierigem Gelände sicher und zügig fortbewegen können. Das tierische Geheimnis: Sie orientieren sich nicht nur visuell, sondern erfühlen auch den Untergrund. So können sie beispielsweise ihr Tempo drosseln, wenn der Weg über eine glatte Eisfläche führt.

Anymal passt Geschwindigkeit an

Es sind diese zwei Fähigkeiten – visuelle und haptische Wahrnehmung –, welche die ETH-Forscher ihrem 50 Kilogramm schweren, hundeähnlichen Roboter verliehen. Er kombiniert in schlauer Art und Weise visuelle Informationen zum Gelände und Informationen über die Beschaffenheit des Untergrunds.

So findet er auch dann einen sicheren Weg, wenn zum Beispiel Nebel die Sicht behindert. «Indem er in solchen Situationen die visuellen Informationen ausblendet, kann der Roboter durch staubige, nasse und schwach beleuchtete Umgebungen navigieren», erklärte Miki im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Auch könne er sicher über rutschiges Gras und schneebedeckte Oberflächen laufen, indem er seine Laufgeschwindigkeit entsprechend anpasst.

Anymal absolvierte die Wanderung am Etzel ohne Probleme.
Anymal absolvierte die Wanderung am Etzel ohne Probleme. Robotic Systems Lab, ETH Zürich

Zudem sei der Roboter dank einer auf Laser basierenden Erkennungsmethode in der Lage, viel schneller und gleichmässiger über Treppen und Stufen zu gehen.

Training in einer Simulationswelt

Es gibt eine Vielzahl von Landschaften, durch die Menschen und Tiere sich ihren Weg bahnen müssen. Diese Vielfalt lässt sich kaum erfassen, geschweige denn, dass sich jede Situation einzeln in den Roboter programmieren liesse.

Deshalb nutzten die ETH-Forscher eine Trainingsmethode, die sich verstärkendes Lernen nennt. Hierbei lernt der Roboter nicht in der realen Welt verschiedene Situationen kennen, sondern in einer simulierten Umgebung, in der ihm in kürzester Zeit Hunderte verschiedener Terrains präsentiert werden können. Wird der Roboter anschliessend in die echte Welt entlassen, kommt ihm im Grunde jede Situation bereits bekannt vor.

Dennoch, um Anymal auf Weltall-Reise zu schicken, seien noch weitere Entwicklungen nötig, gab Miki zu bedenken: «Es braucht derzeit noch einen Menschen, der Navigationsbefehle gibt. Auf einem anderen Planeten wäre es natürlich besser, er könnte vollkommen autonom arbeiten.»

Bereits seit einigen Jahren tüfteln Forschende um den ETH-Professor Marco Hutter an dem Roboter Anymal. Erst vergangenen September gewann das Team die «Subterranean Challenge» des Robotik-Wettbewerbs der US-amerikanischen Forschungsagentur Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency). Die Aufgabe bestand darin, dass ein Roboter einen Tunnel, eine U-Bahn-Station sowie eine Höhle möglichst rasch erkundete.

http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.abk2822

(saw/sda)

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