Software konstruiert automatisch Roboter

Forschern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart ist es gelungen, Roboter automatisch von einem Software-Algorithmus konstruieren zu lassen. Grundlage der implementierten Bewegungsabläufe ist die Bionik.

Die Roboter bestehen aus zylinderförmigen Röhren mit Kugelgelenken, die je nach Zweck und äußeren Faktoren verschiedene Formen annehmen können. „Die Anweisung ‚Bewege dich möglichst effizient auf einer ebenen Fläche vorwärts‘ reicht der Software als Input“, sagt Andreas Fischer, Produktentwickler am IPA. Der Algorithmus wählen dann aus, mit welchen Bewegungselementen der Roboter am besten auf einer Fläche vorankommt: Die Software bestimmt die Form der Röhren, die Lage der Bewegungspunkte und die Position der Antriebe (Aktuatoren).

Basis ist eine Physik-Engine, in der die wichtigsten Umgebungseinflüsse wie Reibung des Bodens oder Schwerkraft implementiert sind. Soll der Roboter Unebenheiten verkraften, Treppen steigen oder im Wasser schwimmen, lassen sich diese Umweltbedingungen simulieren. Ergebnis ist nicht nur eine, sondern eine Vielzahl an Lösungen, aus denen sich der Konstrukteur die besten heraussucht. „Ein Gewinn ist, dass der Algorithmus oft überraschende Varianten ausspuckt – Mutationen, auf die ein Konstrukteur nicht ohne weiteres gekommen wäre“, erklärt Fischer.

Grundlage der implementierten Bewegungsabläufe ist die Bionik. Der ursprüngliche Algorithmus stammt von den US-Wissenschaftlern Hod Lipson und Jordan Pollack und ihrem Golem-Projekt. Die Software wurde von Ideas to Products (i2p) in Sankt Gallen so weiterentwickelt, dass die Geometrien der Roboter direkt als CAD-Datei ausgegeben und von elektronischen Werkzeugmaschinen produziert werden können. Die Mechatronik sowie die Fortbewegung mittels eines Faltenbalg-Antriebs kommen vom IPA.