Wie intelligent ein Roboter mittels Aktuatoren agieren kann, zeigt sich am Beispiel von Darwin-OP. Der Humanoid wird vor allem für Forschungs- und Bildungszwecke eingesetzt. Da er auf Open Source basiert, lässt er sich nach den Vorstellungen seines Benutzers ganz einfach programmieren. Für präzise und sehr schnelle Bewegungen sorgen Maxon-Motoren.
Darwin-OP ist ein Ballkünstler der besonderen Art. Das liegt nicht nur daran, dass der rund 45 cm große humanoide Roboter Beine und Füße zum Stoppen und Schießen eines Balls hat. Eigen ist ihm auch eine extrem hohe Bewegungsfreiheit, die er auch dynamisch zu nutzen weiß. Mit dieser Fähigkeit, zu der ihm auch hochentwickelte Sensoren verhelfen, ist Darwin-OP in der Lage, sehr schnell zu laufen. Bei seinen Sprints legt er pro Sekunde 24 und mehr Zentimeter zurück. Überdies spricht er und hört, verarbeitet Prozesse, kann sich selbst wieder ausbalancieren und arbeitet völlig autonom. Sein wohl größtes Hobby hat der Humanoid mit einem internationalen Titel gekrönt. Im Juni 2012 setzte sich das Team Darwin gegen 24 internationale Teams durch und gewann den RoboCup in Mexiko City.
Das Besondere an dem humanoiden Roboter ist seine offene, modulare Struktur. Diese erlaubt es, leicht Veränderungen vorzunehmen. Aus der komplett offenen Plattform leitet sich auch sein Name ab: Darwin-OP steht für „Dynamic Anthropomorphic Robot with Intelligence-Open Platform“. Bei dieser Plattform ist Hard- und Software beliebig modifiziert und verschiedene Software-Implementierungen sind möglich (beispielsweise 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 über alle Anschlüsse wie Ethernet, USB und HDMI verfügt. Durch eine im Kopf integrierte USB-Kamera kann der Roboter Gegenstände orten und so beispielsweise auch den Ball bei einem Fussballspiel erkennen.
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. Der Mini-Roboter basiert auf der preisgekrönten Darwin-Serie, die bereits seit 2004 entwickelt wird. Die extrem hohe Bewegungsfreiheit des Roboters verdankt er Robotis.
Das Unternehmen mit Sitz in Seoul ist Hersteller der sogenannten 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. Sie zeichnen sich durch hohe Präzision und Qualität sowie durch ein breites Funktionsspektrum aus. Diese All-in-one-Antriebsmodule mit eingebauten Controllern verfügen über zahlreiche Feedback-Funktionen – wie Positionsbestimmung, Geschwindigkeit, Eingangsspannung, interne Temperatur –, die über ein Netzwerk gesteuert werden. Programmiert werden die Dynamixel-Aktuatoren mithilfe von Roboplus, der kostenlosen grafischen Programmiersoftware von Robotis. DarwIn-OP ist ein sehr gutes Beispiel, 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 Antriebe erreichen dank ihrer Neodym-Magnete eine hohe Leistung, die von 0,75 bis 22 W reicht. Insgesamt kommen drei verschiedene Varianten der Maxon-Motoren in dem kleinen Roboter zum Einsatz. Darunter auch der RE-max24, der durch die Anpassung des Antriebsritzels speziell für die Anwendung modifiziert wurde. 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. Robotis hat sich für Maxon-Motoren entschieden, da diese trotz ihrer geringen Größe und des geringen Gewichts sehr leistungsstark und gleichzeitig sehr robust und langlebig sind.
Über einen Akku erfolgt die Stromversorgung des Roboters. Mit einer Batterieladung kann der 2,9 kg leichte DarwIn-OP rund 30 min lang die unterschiedlichsten 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. Das über den QR-Code erreichbare Video zeigt anschaulich die Künste des kleinen Ballzauberers.
Anja Schütz Redakteurin, Maxon Motor AG, Sachseln/Schweiz
Halle 15, Stand D05
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