Humanoide Roboter - Entwicklung und Perspektiven

[Harmakhis]

ASIMO ist von der Außendarstellung (Vorführungen) vieleicht der scheinbar am weitest entwickelte Humanoide Bot, aber anhand seines Treppensturzes
ASIMO feel down.
sieht man das seine Programmierung nicht besonders robust bzw. fehlertollerant ist.
Da ist Big Dog schon deutlich weiter. (Na ja, da hält ja auch das Pentagon die Hand mit den Dollar Bündeln direkt auf)

Das sieht für mich vielmehr nach einen mechanischen Fehler aus, anstatt nach einem Programmier-Problem. Asimo ist einfach mit dem linken Bein eingeknickt.
Big Dog ist da auch keine Konkurrenz behaupte ich mal, da Big Dog zwar über Wald und Wiese laufen kann, aber bei Treppen kommt der an seine Grenzen. Treppen sind nochmal was ganz besonderes.

[i_make_it]

Es geht um alle Aspekte der Robotik.
Sensorik, Aktoren, Grundkonzept, Niedere Funktionen, Höhere Programmebenen.

Ein AT-AT ist kein Roboter im Sinne von Autonom. aber kein Pilot steuert jedes Gelenk aller beine oder schaut sich an ob der Boden dort einen Meter höher oder tiefer ist wo als nächstes ein Fuß aufsetzt. Also off Road und nicht nur auf planem Laborboden.
Wir als Homo Sapiens merken ja schon zu deutlich wie unsere Gehautomatik versagt wenn wir abgelenkt wo langgehen und plötzlich ist der Boden mal 5cm tiefer wie bei den letzten Schritten. Auf einmal sind ein paar mehr Neuronen gefordert damit wir uns nicht lang machen.

R2-D2 besteht ja nicht nur aus Rumfahren auf ebenem Gelände.
Alleine die Entscheidungslogik zur Geländeerkennung und Bewertung sowie anschließende Routenplanung sind ein eigenständiges Expertensystem mit Datenbank und Zugriff auf eine Vielzahl von Sensoren.
Eine Sprachbefehlserkennung sind vermutlich ein neuronales Netz um eine gewisse Fehlertoleantz bei Abweichungen des Sprechers und Anpassungsfähigkeit zu erhalten. Nachgeschaltet ist ein linguistisches Expertensystem. ggf. mit Rückkopplung um bei Unklarheiten aus dem Kontext heraus die Fehlerquote anhand der Schlüssigkeit zu minimieren.
Da R2 auch ein wandelnder Werkzeugkasten und Kommunikationstester ist, kommen noch eine Vielzahl anderer Subfunktionen hinzu.

ASIMO ist von der Außendarstellung (Vorführungen) vieleicht der scheinbar am weitest entwickelte Humanoide Bot, aber anhand seines Treppensturzes
ASIMO feel down.
sieht man das seine Programmierung nicht besonders robust bzw. fehlertollerant ist.
Da ist Big Dog schon deutlich weiter. (Na ja, da hält ja auch das Pentagon die Hand mit den Dollar Bündeln direkt auf)

Data läuft in die Kategorie von Asimovs 200 Jahre Man.
Davon sind wir wohl vor allem in der KI noch etwas entfernt.

[BongoMercury]

Bin zwar technisch nicht so versiert wie andere hier aber möchte auch etwas dazu sagen. Mein Favorit unter den Robotern ist ASIMO - Wikipedia. Der hat eine ganzes Repertoir an Bewegungen drauf. Und AT-AT ist eigentlich kein Roboter sondern eine Fahrzeug. R2D2 wiederum ist ein roboter. Aber seine Bewegungen sind nicht besonders und schon heute locker hinzubekommen. Seine künstliche Intelligenz dagegen ist schon deutlich höher. Aber lange nicht so hoch wie die eines Data. Wenn ich sie schätzen müßte.

[Phoenow]

Soll es hier nur um die ingenieurstechnischen Probleme, bei den physischen Fähigkeiten der Roboter gehen oder schließt du auch KI Fragen ein?

[i_make_it]

Roboter Fiktion vs. Fakt wo stehen wir?

Wir haben zwar schon Roboter Threads,

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/44987-dreibeiniger-roboter-2.html

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/43912-kampfroboter.html

aber Bei den Laufrobotern tut sich dies Jahr einiges.
Und Roboter werden immer mehr und immer schneller von SCI-FI zu SCI-Fakt.

Big Dog
YouTube - New Big Dog Robot Video
Man beachte auf das veränderte Kniegelenk beim Hang hoch klettern

RHex
YouTube - RHex Robot - From the makers of BigDog
Bis auf die Orientierungslosigkeit im Wassergraben, macht er sich auch ganz gut.

HSSE-Spider Wettkampf

http://www.hexapod.at/Hexapod/Wettbewerb2006/download/BestofDance-Audio-25.wmv

Nicht umbedingt auf der Höhe der Forschung, aber ein Limbo tanzender Roboter ist doch auch ganz nett.

Asimovs 200 Jahre Mann ist sicher noch in weiter Ferne und der Homo Robotix ist auch noch nicht wirklich produktionsreif. Aber wie viel Fiktion ist heute noch ein AT-AT oder in R2-D2?

[i_make_it]

Nicht so weit entwickelt, aber vereinzelt schon im Einsatz als Platform für Harvester in der Forstwirtschaft. (Der schreitet statisch und läuft nicht dynamisch wie der Mule)
6 Legged Vehicle - View Video - Robot Clips

[Liska]

Big Dog Walking 4-Legged Tank/Mule

Echt beeindruckend, wie die verschiedenen Untergründe und vor allem der Angriff von der Seite bewältigt werden.

Von weitem könnte man echt denken, da kämpfen 2 Menschen miteinander - liegt aber nur daran, weil die Gelenke alle nach innen zeigen.

[Bynaus]

Irgendwie gruselig, dem Ding zuzusehen... Und faszinierend, wie weit man es in der Robotik schon gebracht hat. Denkt man sich da noch einige Jahrzehnte Fortschritt hinein...

[Harmakhis]

Derzeit laufen einige Studien für Gefechtsfeld und Versorgungsfahrzeuge bei der US-Army und den Marines für 4 bis 8 beinige Transporter zur Ablösung von Humwee & Co. Da diese in schwerem Gelände mobiler sind als Radfahrzeuge.

Big Dog Walking 4-Legged Tank/Mule

Hehe, den kannte ich noch gar nicht. Sieht eigentlich ziemlich panne aus, aber den Ausfallschritt, als er getreten worden ist find ich dann schon beeindruckend für einen Roboter.

[i_make_it]

Möglich ist es bestimmt ein hochbeiniges off road taugliches Kettenfahrwerk zu entwickeln.
Allerdings behaupte ich jetzt mal das dann die Kompexität und die zu bewegende Masse, in Konkurenz zu Laufrobotern und Radfahrzeugen ins Hintertreffen kommen.
Bei einem sechs oder achtbeinigen Roboter könnte ein komplettes Bein ausfallen und er ist immer noch bedingt einsatzfähig.
Ein Radfahrzeug kann ab sechs Rädern auch bedingt den Verlust / Ausfall eines Rades kompensieren.
Ein klassischs Kettenlaufwerk mit zwei Gleisketten wird bei Versagen eines einzigen Kettengliedes oder Verbindungsbolzen zu einem Totalschaden.
Weshalb, soweit ich mich entsinnen kann, die 70er Jahre Entwürfe für Mond und Marsroboter eine Kette über speziellen Balonreifen vorsahen. Sozusagen als Notlauf Bereifung.
Derzeit laufen einige Studien für Gefechtsfeld und Versorgungsfahrzeuge bei der US-Army und den Marines für 4 bis 8 beinige Transporter zur Ablösung von Humwee & Co. Da diese in schwerem Gelände mobiler sind als Radfahrzeuge.

Big Dog Walking 4-Legged Tank/Mule

[Wolf310]

Bei einem Hochbeinigem Radfahrwerk mit Radnabenmotoren gilt das nicht. Zwei Beispiele dafür rollen grade auf dem Mars rum.

Zugegeben, es dürfte schwierig sein so eine Konstruktion(Spirit/Opportunity) aufzusetzen, für unmöglich halte ich es allerdings nicht

[i_make_it]

Die bräuchte ein Radfahrzeug in der Praxis auch und es dürfte um einiges leichter(und genauer) sein ein Fahrzeug "einfach" mit einem Kreiselkompas zu steuern als über den theoretisch/rechnerisch zurückgelegten Weg der einzelnen Räder.

Stimmt fast, ich verwende beides, Encoder und ein Trägheitsnavigationssystem. Wobei ein "Kompas" nicht reicht, der zeigt nur die Richtungsänderung bezogen auf seine Drehachse an. ob sich der tatsächliche Drehpunkt des Fahrzeuges damit deckt ist nicht ersichtlich. Und somit können grade bei Kettenlaufwerken
Mit 6 2-Achs beschleunigungssensoren kann anhanddes abstandes der Sensoren zueinander ihren Werten und des Strahlensatzes der Drehpunkt für jede Raumachse ermittelt werden, selbst wenn sie außerhalb des Fahzeuges leigen sollte (Exakte Kreisbahn abfahren). Da die Enkodermethode schneller ist verwende ich sie um Pi* Daumen zu navigieren und die später eintreffenden Beschleunugungsdaten zum nach regeln.

Das mag vieleicht für nicht angetriebene Räder gelten, aber die Kletterhöhe hängt nur von der Zugfestigkeit und dem Grip der Kette ab.
Der Panzer Tiger I aus dem 2.WK kann z.B. 80cm hohe Hindernisse "überklettern", das liegt etwas über der Mitte des Triebrades

Die Laufrollen haben einen Durchmesser von 80cm.
Meine Ferngesteuerten Panzer (1:35/1:16) schaffen im Größenverhältniss gesehen je nach Untergrund sogar noch mehr.

Das ist ungefähr das, was ich angedeutet habe, Stabilität der Kette (Reißen oder nicht Reißen) und aufbringbarem Anpressdruck und Kraftwinkel.
Soweit ich weis war die Kletterhöhe nur mit Schneekreifern und bei Baumstammhindernissen möglich. bei einem klatten Betonhinderniss kamen die selben Werte raus wie ich angegeben habe. Da dies keine möglichkeit bot zusätzlichen Gripp aufzubringen.
Mein Leo 1 A4 (1:16) konnte ich auch schon über Bordsteinkanten jagen. Vollremsung und wenn die Wanne durchschwingt Vollgas. Da heben die ersten beiden Laufrollen komplett vom Boden ab und die Wanne hat ca. 30° Schräglage. Allerdings ist das nicht umbedingt die Fahrweise eines Roboter.

Das gilt eigentlich für alle "Fahrzeuge", egal ob Kette, Räder oder Beine.

Bei einem Hochbeinigem Radfahrwerk mit Radnabenmotoren gilt das nicht. Zwei Beispiele dafür rollen grade auf dem Mars rum.
Die einzigen "Hochbeinigen" Kettenfahrwerke die ich kenne sind nicht off Road tauglich.
Cape Canaveral Raketen Schlepper und Braunkohle Tagebau Bagger benötigen planierten Fahrgrund.

[Wolf310]

mit zusätzlicher Sensorik zur Bestimmung der Ausrichtung und der tatsächlichen Drehung bei gegebner Motorbewegung notwendig.

Die bräuchte ein Radfahrzeug in der Praxis auch und es dürfte um einiges leichter(und genauer) sein ein Fahrzeug "einfach" mit einem Kreiselkompas zu steuern als über den theoretisch/rechnerisch zurückgelegten Weg der einzelnen Räder.

Bei Hindernissen höher als 1/6 Raddurchmesser unterhalb der Mitte des ersten Rades ist ein Überkletten nicht mehr möglich. Es reißt höchstens die Kette.

Das mag vieleicht für nicht angetriebene Räder gelten, aber die Kletterhöhe hängt nur von der Zugfestigkeit und dem Grip der Kette ab.
Der Panzer Tiger I aus dem 2.WK kann z.B. 80cm hohe Hindernisse "überklettern", das liegt etwas über der Mitte des Triebrades

Die Laufrollen haben einen Durchmesser von 80cm.
Meine Ferngesteuerten Panzer (1:35/1:16) schaffen im Größenverhältniss gesehen je nach Untergrund sogar noch mehr.

Zwichen den Ketten darf ein Hinderniss nicht höher als unterkante Bodenwanne sein sonst sitzt das Fahrzeug auf

Das gilt eigentlich für alle "Fahrzeuge", egal ob Kette, Räder oder Beine.

[i_make_it]

Ein Rad-wagen ist bei einem Dreirad sowohl mechanisch als auch mathematisch die einfachste Lösung. Ein Kettenfahzeug ist mechanisch komplexer und da kein definierter Drehpunkt garantiert werden kann (Ketter schleift quer zur Fahrtrichung und kann ungünstig hängen bleiben), mit zusätzlicher Sensorik zur Bestimmung der Ausrichtung und der tatsächlichen Drehung bei gegebner Motorbewegung notwendig.
Bei Hindernissen höher als 1/6 Raddurchmesser unterhalb der Mitte des ersten Rades ist ein Überkletten nicht mehr möglich. Es reißt höchstens die Kette.
Zwichen den Ketten darf ein Hinderniss nicht höher als unterkante Bodenwanne sein sonst sitzt das Fahrzeug auf und die ketten drehen frei.
Somit sind "off Road" Beine die felxibelsten Fortbewegungs Aktoren auf dem Boden.
Zusammen mit der Möglichkeit Vorsprünge zu hintergreifen ist selbst das Bewegen in nahezu senkrechten Landschaften möglich.
Da die koordinations Anforderungen nicht viel höher sind als wenn man versucht eine Schlange durch solche Extremlandschaften zu bewegen, ist die zusätzliche Flexibilität ausschlaggebend.
Bei mehr als drei Beinen kann auch immer ein statisch stabiler Stand in jeder Phase der Bewegung garantiert werden. (Schreiten) Was die entwicklung bis zum dynamischen Laufen vereinfacht. Es muß nicht immer mit schweren Schäden gerechnet werden. wenn der Dreibeiner stolpert schlägt der Kopf/Rumpf mit der höchsten Geschwindigkeit auf. Das kann auf vielerlei Art zu einem Totalverlust führen, ohne das durch das Design ein Vorteil entsteht.

[3of5]

Wieso viele mechanische Teile? Ein einfacher Elektrowagen enthält garantiert weniger gefährdete Technik als ein Roboter mit Beinen! Nicht zufällig wurden die Autos vor den gehfähigen Robotern entwickelt