ETH-Studierende entwickeln vierarmigen Roboter für Raumstationen

Vier Arme statt zwei Beine: Mit Helios erproben ETH-Studierende ein Robotikkonzept, das speziell für den Einsatz in der Schwerelosigkeit ausgelegt ist. (Source: Screenshot youtube.com/watch?v=cqEEX4ct2A0)

Vier Arme statt zwei Beine: Mit Helios erproben ETH-Studierende ein Robotikkonzept, das speziell für den Einsatz in der Schwerelosigkeit ausgelegt ist. (Source: Screenshot youtube.com/watch?v=cqEEX4ct2A0)

Ein Team von ETH-Studierenden hat mit Helios einen Roboter für den Einsatz in der Schwerelosigkeit entwickelt. Das Projekt entstand im Rahmen des Fokusprojekts Orbit Robotics am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik der ETH Zürich. Dabei entwickeln Studierende während eines Studienjahres eigenständig komplexe technische Systeme.

Im All sind Arme nützlicher als Beine

Helios unterscheidet sich deutlich von klassischen humanoiden Robotern. Statt auf zwei Beine setzt das Team auf vier Arme. Der Grund: In einer Raumstation muss ein Roboter nicht laufen, sondern sich festhalten, stabilisieren und gleichzeitig arbeiten können. Laut der Projektwebsite können sich zwei Arme an Griffen oder Strukturen einer Raumstation verankern, während die beiden anderen Werkzeuge bedienen, Fracht bewegen oder Wartungsarbeiten ausführen.

Auch beim Antrieb verfolgt das Team einen ungewöhnlichen Ansatz. Die Motoren sitzen nahe bei den Schultern und übertragen ihre Kraft über Seile und Umlenkrollen. Diese sogenannte Sehnenarchitektur reduziert das Gewicht der beweglichen Arme. Das Konzept orientiert sich am menschlichen Bewegungsapparat: Die Motoren erzeugen die Kraft, die Seile übernehmen die Rolle von Sehnen und übertragen die Bewegung auf die Gelenke. An den Ellbogen nutzt Helios zudem Rollkontaktgelenke. Laut der Projektwebsite ermöglichen sie geschmeidige Bewegungen bei geringer Reibung und bieten gleichzeitig die notwendige Stabilität für Arbeitsaufgaben.

Roboter übernimmt Routinearbeiten

Die Studierenden wollen mit Helios Aufgaben automatisieren, die auf Raumstationen regelmässig anfallen und viel Zeit beanspruchen. Dazu gehören das Umladen von Fracht, die Inventarverwaltung und einfache Wartungsarbeiten. Der Roboter soll Astronautinnen und Astronauten nicht ersetzen, sondern ihnen Routineaufgaben abnehmen, damit mehr Zeit für wissenschaftliche Arbeiten bleibt.

Noch ist Helios ein Forschungsprototyp. Ob und wann ein solches System tatsächlich auf einer Raumstation arbeitet, ist offen. Der Weg von einem Hochschulprojekt zu einem für den Weltraum zugelassenen Robotersystem ist lang und umfasst zahlreiche Sicherheits- und Zuverlässigkeitstests.

Vor Helios entwickelte das Team bereits die Plattform Ikarus. Sie dient als Testumgebung, in der die Studierenden Roboter fernsteuern, neue Aufgaben anlernen und Hardwarekomponenten erproben können. Erkenntnisse aus diesen Versuchen fliessen anschliessend in die Weiterentwicklung von Helios ein.

Wie Roboter künftig neue Bewegungen lernen könnten, zeigt übrigens ein Forschungsteam der EPFL: Es hat ein System entwickelt, das menschliche Gesten auf unterschiedliche Robotertypen überträgt, ohne diese neu programmieren zu müssen - mehr dazu lesen Sie hier.