Wissenschaftler entwickeln neue Formel für energieeffiziente Roboter

Armee-Wissenschaftler haben eine neue Formel entwickelt, die neue Erkenntnisse darüber liefert, wie ein energieeffizienter Roboter mit Beinen gebaut werden kann.

Die Studie wurde in PLOS One veröffentlicht.

Änderung der Entwicklung von Armee-Fahrzeugen

Das U.S. Army Combat Capabilities Development Command, oder DEVCOM, zusammen mit dem Army Research Laboratory’s Drs. Alexander Kott, Sean Gart und Jason Pusey, entwickeln neue Ideen für den Bau autonomer militärischer Roboter mit Beinen. Das Team konzentriert sich darauf, sie so effizient wie möglich zu machen, wie andere Bodensysteme.

Die Verwendung solcher Systeme könnte die Entwicklung von Armee-Fahrzeugen verändern, und laut den Wissenschaftlern wissen sie noch nicht, warum Bein-, Rad- und Ketten-Systeme die gleiche Kurve aufweisen, aber die neuen Erkenntnisse sind ein Schritt nach vorne.

“Wenn Fahrzeug-Entwickler feststellen, dass ein bestimmtes Design mehr Leistung erfordert, als derzeit möglich ist, könnte die neue Formel auf bestimmte Bedürfnisse für verbesserte Leistungsübertragung und -erzeugung hinweisen oder die Masse- und Geschwindigkeitsanforderungen des Fahrzeugs überdenken”, sagte Gart.

Entwicklung der neuen Formel

Die Wissenschaftler wurden von einer Formel aus den 1980er Jahren inspiriert, die die Beziehungen zwischen der Masse, Geschwindigkeit und Leistungsverbrauch von Tieren zeigt, und sie entwickelten eine neue Formel, die auf eine breite Palette von Bein-, Rad- und Ketten-Systemen, wie Boden-Robotern, angewendet werden kann.

Das Team glaubt, dass sie die ersten sind, die die Beziehungen, die aus diesen Daten hervorgehen, zusammengestellt und untersucht haben, obwohl diese Daten bereits seit 30 Jahren vorliegen. Die Ergebnisse zeigen, dass Bein-Systeme genauso effizient sind wie Rad- und Ketten-Plattformen.

Kott ist der leitende Wissenschaftler des Laboratoriums.

“In der Welt von unbemannten Kampfflugzeugen und intelligenten Munitionen gibt es eine wachsende Rolle für abgesessene Infanterie, die sich über mehrere Tage hinweg bewegen und in den meisten zerklüfteten Geländen wie Bergen, dichten Wäldern und städtischen Umgebungen angreifen kann”, sagte Kott. “Das liegt daran, dass solche Gelände den größten Schutz und die beste Tarnung gegen unbemannte Luftfahrzeuge bieten. Das wiederum erfordert, dass abgesessene Infanterie von Fahrzeugen unterstützt wird, die sich leicht in solchem Gelände bewegen können. Bein-Fahrzeuge – möglicherweise autonome – wären sehr hilfreich.”

Energie-Effizienz

Laut Kott ist eines der Probleme mit Bein-Robotern, dass sie scheinbar eine schlechte Energie-Effizienz haben, und dies kann die Zusammenarbeit mit Soldaten einschränken.

“In den letzten 30 Jahren haben US-Militär-Wissenschaftler eine Reihe von Herausforderungen bei der Entwicklung autonomer Fahrzeuge angegangen”, sagte Kott. “Bodenfahrzeuge, die auf Rädern oder Ketten manövrieren, und Luftfahrzeuge, die kleinen Flugzeugen ähneln, die wir als feste Flügel und kleine Hubschrauber bezeichnen, sind jetzt leiser und einfacher in Truppenformationen zu integrieren. Aber für Bein-Plattformen bleiben viele Hürden unüberwindlich, und eine der größten ist es, sie energieeffizient zu machen.”

Soldaten können sich nicht leisten, Treibstoff oder Batterien für “energiehungrige Bein-Roboter” zu tragen, sagte er.

Mit der neuen Formel fand das Team heraus, dass von Menschen gebaute Bein-Plattformen genauso effizient sein sollten wie Rad- und Ketten-Plattformen.

Das Team sammelte diverse Daten von Boden-Bewegungssystemen und untersuchte kombinierte Systeme wie das Ford-Modell T.

Laut Gart wird die Forschung den Designern helfen, Kompromisse zwischen Leistung, Geschwindigkeit und Masse für zukünftige terrestrische Roboter für Verteidigungszwecke zu bestimmen.

Die Formel könnte auch die Menge an Leistung, die ein Fahrzeug benötigt, approximieren.

“Die Armee muss realistische, aber ambitionierte Ziele für Kompromisse zwischen Leistung, Geschwindigkeit und Masse für zukünftige terrestrische Roboter entwickeln”, sagte Kott. “Es ist unerwünscht, solche Ziele auf der aktuellen Erfahrung aufzubauen, da militärische Hardware oft über Jahre und sogar Jahrzehnte entwickelt und verwendet wird; daher müssen die Spezifizierer und Designer solcher Hardware ihre Ziele – wettbewerbsfähig, aber erreichbar – auf zukünftige technologische Möglichkeiten basieren, die zum Zeitpunkt des Designs nicht vollständig verstanden werden.”