Mini-Roboter für Forschung und Fußball

Beweglich, flink, verspielt

Er ist verspielt und kann sogar den Kopfstand: Der kleine Roboter namens Darwin-OP (Dynamic Anthropomorphic Robot with Intelligence-Open Platform) wird vor allem für Forschungs- und Bildungszwecke eingesetzt. Für seine präzisen und schnellen Bewegungen sorgen DC-Motoren.

Darwin ist nur etwa 45 Zentimeter groß. In ihm sind hochentwickelte Sensoren verbaut. Der Roboter kann dynamische Bewegungen ausführen und schnell laufen - 24 Zentimeter pro Sekunde und mehr. Der kleine Kerl spricht und hört, verarbeitet Prozesse, kann sich selbst wieder ausbalancieren und arbeitet völlig autonom. Fußball ist eins seiner größten Hobbys: In diesem Sommer setzte sich das Team Darwin gegen 24 internationale Teams durch und gewann den RoboCup in Mexiko City.

Das Besondere an diesem humanoiden Roboter ist seine offene, modulare Struktur, die es möglich macht, Veränderungen je nach Bedarf vorzunehmen. Darwin-OP ist eine komplett offene Plattform, bei der Hard-und Software beliebig modifiziert und verschiedene Software-Implementierungen möglich sind (zum Beispiel C ++, Python, Labview, Matlab). Zudem sind alle CAD-Daten für die Teile des Roboters und Anleitungen für Fertigung und Montage online kostenlos verfügbar. Im Inneren des Humanoiden ist ein Computer eingebaut, der wie ein herkömmlicher PC alle Anschlüsse wie Ethernet, USB und HDMI hat. Durch eine im Kopf integrierte USB-Kamera kann er Gegenstände orten und so beispielsweise auch den Ball bei einem Fußballspiel erkennen.

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Gefördert von der National Science Foundation (NSF) in den Vereinigten Staaten wurde Darwin-OP durch die "Robotics and Mechanisms Laboratory" der Virginia Tech (RoMeLa) in Zusammenarbeit mit der Universität von Pennsylvania, der Purdue Universität und dem südkoreanischen Unternehmen Robotis entwickelt. Dieser Mini-Roboter basiert auf der preisgekrönten Darwin-Serie, die bereits seit 2004 entwickelt wird. Die beachtenswert hohe Bewegungsfreiheit des Roboters verdankt er Robotis, einem Hersteller sogenannter Dynamixel-Aktuatoren, die von zahlreichen Universitäten und Forschungszentren weltweit bei der Entwicklung eigener Roboter eingesetzt werden. Dynamixel sind exklusiv für Roboter hergestellte Smart-Aktuatoren mit voll integrierten DC-Motoren, die gekennzeichnet sind durch hohe Präzision und ein breites Funktionsspektrum. Diese All-in-One-Antriebsmodule mit eingebauten Controllern haben viele Feedback-Funktionen - etwa Positionsbestimmung, Geschwindigkeit, Eingangsspannung und interne Temperatur, die über ein Netzwerk gesteuert werden. Die Dynamixel-Aktuatoren werden mittels Robo-Plus, der kostenlosen grafischen Programmiersoftware von Robotis, programmiert.

Darwin-OP ist ein Beispiel dafür, wie intelligent ein Roboter mithilfe der Aktuatoren agieren kann. Verwendet werden die Antriebsmodule beim Bau von Roboterarmen, mobilen Robotern sowie menschenähnlichen Robotern. In jeder Dynamixel-Einheit kommt ein RE-max-Motor von Maxon Motor zum Einsatz. Diese Motoren erreichen dank ihrer Neodym-Magnete eine hohe Leistung von 0,75 bis 22 Watt. Drei verschiedene Varianten dieser Motoren kommen in dem kleinen Roboter zum Einsatz, darunter auch der RE-max24, den der Hersteller durch die Anpassung des Antriebsritzels speziell für diese Anwendung modifiziert hat. Im Darwin-OP-Roboter sind insgesamt 20 Dynamixel MX-28 verbaut - zwölf Stück für die Arme, sechs für die Beine und zwei für die Bewegung des Halses. Was für die Motoren des Herstellers auch Sachseln spricht: kompakte Baugröße, geringes Gewicht, Leistungsstärke, Robustheit und Langlebigkeit.

Über einen Akku erfolgt die Stromversorgung des Roboters. Mit einer Batterieladung kann der 2,9 Kilogramm schwere Darwin-OP rund 30 Minuten lang unterschiedlichste Bewegungen ausführen. Selbst ein Kopfstand ist möglich. Um dabei aber nicht das Gleichgewicht zu verlieren, sorgen drei Gyrosensoren (Balance Sensor Modul) für die richtige Balance. pb

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