Lauron

LAURON ist ein vom Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI) entwickelter sechsbeiniger Laufroboter. Als biologisches Vorbild für die Mechanik und die Bewegungssteuerung diente die Stabheuschrecke Carausius Morosus. Die LAURON-Laufroboter-Reihe begann mit Untersuchungen zum sechsbeinigen Laufen und führte im Jahr 1994 zu dem ersten Laufroboter LAURON, der im Rahmen der CeBIT in Hannover der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Von diesem ersten Generation, die im Gegensatz zur aktuellen Generation noch mit Neuronalen Netzen gesteuert wurde, stammt auch der Name der LAURON: LAUfROboter Neuronal gesteuert. Die aktuellste Generation, LAURON IV, wurde 2004 fertiggestellt.

Überblick

Dieser biologisch motivierte Laufroboter wurde entwickelt, um statisch stabiles Laufen in unwegsamem Gelände zu erforschen. Durch die flexible verhaltensbasierte Steuerung kann sich LAURON unbekannten Situationen anpassen. Der robuste mechanische Aufbau und die unterschiedlichen Lauf- und Bewegungsmöglichkeiten garantieren auch in Extremsituationen eine stabilie Fortbewegung.

Zur benutzergestützten Steuerung der Laufmaschine wurde eine Panoramakamera auf LAURON montiert. Diese Kamera ermöglicht es dem Bediener zu jeder Zeit einen guten Überblick über den Roboter und dessen Umgebnung zu erhalten. Durch den Einsatz einer Augmented Reality Brille werden dem Bediener zusätzlich zum Kamerabild weitere Informationen über den Roboterzustand angezeigt.

LAURON ist in der Lage selbständig seine Umgebung wahrzunehmen und den Weg zu einem angegebenen Ziel zu planen. Während des Laufens kann LAURON mit Hilfe der Sensoren mögliche Hindernisse erkennen um diese entweder zu übersteigen oder falls nötig zu umgehen.

Die Laufmaschine eigent sich für Inspektions- und Serviceaufgaben in unstrukturiertem, unwegsamen oder für den Menschen gefährlichen Geländen, z.B. beim Räumen von Landminen, der Erkundung von Vulkanen oder der Suche nach Verschütteten in Folge von Naturkatastrophen.

Generationen

INSECT (ab ca. 1992)

In den 90er Jahren begann die Arbeit am LAURON-Projekt, wobei zunächst einige Prototypen entstanden. 1992 wurde INSECT, ein Holz-Prototyp einer sechsbeinigen Laufmaschine, am Forschungszentrum Informatik (FZI) an der Universität Karlsruhe gefertigt. Er besaß keine Aktoren, war jedoch in der Lage die Gelenkwinkel seiner Beine mittels Potentiometern zu bestimmen.

LAURON I (ab ca. 1994)

LAURON I wurde Ende 1993 aufgebaut und 1994 auf der Cebit der Öffentlichkeit vorgestellt. Er bestand aus Aluminium für den Zentralkörper und faserverstärktem Kunststoff für die Beine und wog ca. 11kg. Der Roboter wurde mit neuronalen Netzen gesteuert. Das Verhältnis der Beinsegmente zueinander wurde ähnlich ausgelegt wie bei der Stabheuschrecke Carausius Morosus, dem biologischen Vorbild von LAURON.

LAURON II (ab ca. 1995)

Ende 1994 wurde die zweite Generation von LAURON entwickelt. Sie zeichnete sich durch eine veränderte Konstruktion und zusätzliche Sensorik, wie Fusskraft- und Neigungssensoren, aus. Durch die schwereren Beine, die nun aus Aluminium gefertigt waren, erhöhte sich das Gewicht auf 16kg. LAURON II wurde als Testplattform für verschiedene Regelungsstrategien und für das Maschinelle Lernen verwendet.

LAURON III (ab ca. 1999)

1999 wurde die dritte Generation von LAURON konstruiert. Mit einem Gewicht von 18kg war der Roboter in der Lage bis zu 10kg Zusatzlast zu tragen. Die neuronalen Netze, die in den vorhergehenden LAURON-Version zur Steuerung verwendet wurden, wurden bei LAURON III durch eine modulare, reaktive Robotersteuerung ersetzt. Neben dem Laufen selbst wurde mit LAURON nun auch auf neuen Gebieten wie Lokalisierung, Navigation und Umweltmodellierung geforscht.

LAURON IV (ab ca. 2004)

Die vierte Generation von LAURON wurde 2004 entwickelt. Die mechanische Konstruktion wurde im Vergleich zum Vorgänger-Modell mit Bezug auf die Robustheit verbessert. Die Seilzüge in den Beinen wurden durch Zahnriemen ersetzt und ein neuartiger Kopf mit 2 Freiheitsgraden wurde angebracht. Der Zentralkörper wurde aus Kohlefaser gefertigt. LAURON IV wiegt 27kg und kann mit einer Geschwindigkeit bis zu 0.22 m/s laufen. Mikrocontroller, die vorher zur Steuerung von LAURON eingesetzt wurden, wurden bei LAURON IV durch zwei embedded PCs und spezielle Motorsteuerungselektronik ersetzt. Weiterhin wurden NiMH Akkus integriert, mit denen LAURON bis zu 60 Minuten betrieben werden kann. Die aktuelle Version der vierten LAURON-Generation ist LAURON IVc. LAURON IVc wurde Ende 2005 fertiggestellt und weist kleinere mechanische Verbesserungen in den Beinen und kleinere Hardware-Änderungen auf gegenüber den Vorgängerversionen auf.

Literatur

• Bern Gaßmann: Modellbasierte, sensorgestützte Navigation von Laufmaschinen im Gelände. Kit Scientific Publishing, 2007, ISBN 978-3-86644-119-4. 
• Rüdiger Dillmann, Jürgen Beyerer, Christoph Stiller: Autonome Mobile Systeme 2009: 21. Fachgespräch Karlsruhe, 3./4. Dezember 2009 (Informatik Aktuell). Springer, 2009, ISBN 978-3-642-10283-7. 

Weblinks

• LAURON IVc - eine Laufmaschine macht Fortschritte