Wussten Sie schon, wie Roboter das Laufen lernen?

Wussten Sie schon, …

… wie Roboter das Laufen lernen?


Für Bewegungsstudien sind in kurzen Intervallen aufgenommene Bildserien wichtig. Dies hat schon der Fotopionier Eadweard Muybridge erkannt, der 1878 durch Serienaufnahmen mit sehr kurzen Verschlusszeiten nachweisen konnte, dass bei einem Pferd während des Galopps für einen Sekundenbruchteil alle vier Hufe in der Luft schweben. Damit gewann er eine Wette aus dem Jahr 1872 mit dem Industriellen und Politiker Leland Stanford, der 1891 die gleichnamige Universität gründete.

Heute werden Bewegungsstudien nicht nur an Menschen und Tieren, sondern auch an Laufrobotern durchgeführt, zum Beispiel an der Technischen Universität Darmstadt. Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe aus Sportwissenschaftlern, Ingenieuren, Physikern, Biologen und Informatikern will hier dem menschlichen Gang seine letzten Geheimnisse entlocken und ihn Schritt für Schritt nachbilden. Zum Beispiel untersuchen sie am Laufroboter „JenaWalker“, wie sich das typische Abstoßen aus dem Fußgelenk bei einem menschlichen Schritt mechanisch umsetzen lässt.

Um diesen mit dem menschlichen Gang vergleichen zu können, kleben die Wissenschaftler Marker an die Gelenkpunkte. Diese reflektieren einen Ringblitz, der von speziellen Infrarotkameras ausgelöst wird. Die Kameras erfassen den reflektierten Blitz und geben die Koordinaten an ein Computerprogramm weiter. Dort ordnen die Forscher die Koordinaten den einzelnen Gelenken des Beines zu, damit daraus ein dreidimensionales Bild der Gelenkbewegung entsteht.

Zusätzlich filmen die Wissenschaftler die Bewegungsabläufe mit mehreren Highspeed-Kameras. Für die Spezial-Kameras mit einer maximalen Bildrate von 923 Bildern pro Sekunde verwendeten sie auch ein ZEISS Objektiv: das Makro-Planar T* 2/50 ZF.2. Der präzise Fokussiertrieb ermöglicht perfektes Scharfstellen. Zudem kann das sehr lichtstarke Objektiv durch seine große Blendenöffnung von f/2 auch bei sehr kurzen Verschlusszeiten verwertbare Bilder aufnehmen. An die 15 bis 20 Zentimeter kleinen Lauf-Roboter müssen die Kameras sehr nahe heran, um detaillierte Bilder zu schießen. Dabei gewährleistet das Objektiv mit einer Naheinstellgrenze von 24 Zentimeter die natürliche perspektivische Darstellung und eine geringe Verzeichnung. So können die Wissenschaftler genau feststellen, wie nahe ihre Roboter dem menschlichen Gang schon sind.

10. September 2013

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