[Popular Science] Warum sind viele vierbeinige Roboter so gestaltet, dass sie wie Hunde aussehen?

Wenn Sie sich für Roboter interessieren – und mal ehrlich, wer interessiert sich nicht dafür? Den Begriff „Roboterhund“ haben Sie bestimmt schon oft gehört. Sie scheinen überall zu sein, was die Frage aufwirft: Warum sind viele vierbeinige Roboter so gestaltet, dass sie wie Hunde aussehen?

Um diese Frage zu beantworten, haben wir (IEEE Transmitter) zwei Experten auf dem Gebiet der Robotik interviewt, IEEE Senior Member Liu Ming und IEEE Member Jayakrishnan Thrivikraman Nair.

Liu sagte, der Roboterhund sei Teil eines Roboters namens „Quadruped“, was offensichtlich „vier Beine“ bedeutet. Der Grund, warum die meisten vierbeinigen Roboter eher als Hunde denn als Pferde oder Kaninchen konzipiert sind, liegt in ihrer einzigartigen Kniestruktur.

„Anders als bei Pferden, deren Vorderknie nach vorne und Hinterknie nach hinten zeigen, zeigen die Knie von Hunden ständig nach hinten. Dieses Design hilft hundeförmigen Robotern beim Treppensteigen, da sie mehr Bewegungsfreiheit für ihre Beine haben und so Kollisionen vermeiden können“, sagte Liu. „Beispielsweise verwenden der Spot von Boston Dynamics, der Cheetah3 des MIT und der Go1 von Unitree alle ein nach hinten gerichtetes Kniedesign, das der Form und dem Aussehen von Hunden entspricht.“

„Wenn der vierbeinige Roboter die Aufgabe erfüllt, Treppen hinaufzugehen, bietet das nach hinten gerichtete Ellbogendesign einen größeren kollisionsfreien Arbeitsraum für die Beine“, sagte Liu. Beim Treppenabstieg ist die Situation umgekehrt. Die Konstruktion mit dem Knie nach vorne ist vorteilhafter, sodass der oben erwähnte Roboter dazu neigt, die Treppe rückwärts hinunterzugehen. Darüber hinaus gibt es vierbeinige Roboter, die die Richtung ihrer Ellbogen ändern können.

Hundebeine sind einfacher

Nair sagte, dass Hunde tendenziell einen niedrigeren Schwerpunkt haben, was sie stabiler macht.

„Die Vorderbeine eines Hundes unterscheiden sich deutlich von denen eines größeren Tieres, und die Länge des letzten Glieds ist im Vergleich dazu recht kurz“, sagte er. „Dadurch wird auch sichergestellt, dass Vorder- und Hinterbeine die gleiche Form und Proportion aufweisen, was die Hardware-Replikation und Gangkontrolle vereinfacht.“

Vorteile von vierbeinigen Robotern

Eine der häufigsten Anwendungen von Roboterhunden ist die Überwachung und Inspektion.

Sie können bei Such- und Rettungseinsätzen oder an Orten eingesetzt werden, die für Menschen zu klein oder zu gefährlich sind.

„Dies ist die einfachste Form der statisch stabilen Fortbewegung, mit der schwieriges Gelände bewältigt werden kann“, sagte Nair. „Es bietet das beste Gleichgewicht zwischen Kosten, Steuerbarkeit und der Fähigkeit, über unwegsames Gelände zu laufen. Das Design hat vier Beine und kann sich in drei verschiedenen Gangarten fortbewegen: Schritt, Trab und Galopp.“

Vergleich von zweibeinigen und vierbeinigen Robotern

„Obwohl zweibeinige Roboter ähnliche Aufgaben ausführen können, hinkt ihre Bewegungsstabilität weit hinter der von Vierbeinern her“, sagte Liu. „Außerdem sind die Kosten für den Bau und die Wartung eines zweibeinigen Roboters um ein Vielfaches höher als die eines vierbeinigen Roboters.“

Nachteile von vierbeinigen Robotern

Allerdings haben Vierbeiner auch einige Nachteile“, sagte Liu. „Ihre Energieeffizienz ist oft sehr gering und die meisten vierbeinigen Roboter können nur eine Stunde lang ununterbrochen arbeiten.“ Darüber hinaus ist der Gang des Roboters laut, was manche Menschen als unerträglich empfinden könnten. Diese Mängel werden eine breitere Verwendung von vierbeinigen Robotern im Alltag verhindern. „