Tanzende Roboter von Boston Dynamics: Innovation in Bewegung

Das amerikanische Ingenieur- und Robotikunternehmen Boston Dynamics ist weltweit bekannt für die Entwicklung verschiedener dynamischer, hochmobiler Roboter. Kurze Informationen zu jedem Roboter geben wir am Ende des Artikels. Zunächst möchten wir jedoch ein faszinierendes Video mit dem Titel „Spot’s On It“ zeigen, in dem 7 Roboterhunde namens Spot tanzen.

Spot’s On It | Tanzende Roboterhunde

Das Unternehmen Boston Dynamics wurde 1992 als Tochtergesellschaft des Massachusetts Institute of Technology gegründet. Seit Juni 2021 gehört Boston Dynamics zur Hyundai Motor Group, zu deren Ehren dieses Video zum Song der Gruppe BTS „IONIQ: I'm On It“ veröffentlicht wurde.

Nun möchten wir etwas über die Entstehung dieses Videos erzählen.

Zuerst ist nicht ganz klar, was man sieht. Gelbe Roboter, die still sitzen, sind so dicht aufgestellt, dass sie fast wie übereinandergestapelte Liegestühle wirken. Dann, im Takt der Musik, ordnen sich ihre Arme zu einer sanften Serie von Mustern, wodurch der Eindruck eines mehrarmigen Roboter-Pfauen vor der Kamera entsteht. Schließlich gehen die sieben Spots auseinander, synchronisieren ihre Schritte und scheinen die Tanzbewegungen der anderen zu kontern.

Die Schritte sind so genau berechnet und die Bewegungen so fließend und harmonisch, dass man meinen könnte, die Roboter hören tatsächlich die Musik und reagieren darauf. Aber das tun sie nicht, sie hören auf ihre synchronisierten internen Uhren. Trotz all ihrer komplexen Sensoren wissen die Roboter nicht einmal, dass Musik spielt. Und ihre Fähigkeit, sich im Raum zu bewegen, ohne sich gegenseitig auf die Füße zu treten, ist das Ergebnis sorgfältiger Positionierung und Programmierung, nicht die Funktion eines Hindernisvermeidungsroboters.

Das Endergebnis ist nahtlos, geschmeidig und sogar ein bisschen erstaunlich. Aber hinter den Kulissen verbergen sich Stunden choreographischer und ingenieurtechnischer Arbeit — und das alles für eine 77-Sekunden-Performance.

„Es gab viele Probleme, die Vision unseres Choreografen, der es gewohnt ist, mit Tänzern zu arbeiten, in unsere Software zu übertragen“, bemerkt Eric Whitman, ein Robotiker von Boston Dynamics, der eine Hauptrolle im veröffentlichten Video „Spot’s On It“ spielte.

„Alles musste im Voraus durchdacht und genau nach Plan programmiert werden. Roboter haben den Vorteil gegenüber Menschen, dass sie sehr wiederholbar sind: Sobald man es richtig gemacht hat, bleibt es richtig. Aber sie haben auch den Nachteil, dass man ihnen jede Kleinigkeit sagen muss. Sie improvisieren überhaupt nicht“.

Es muss gesagt werden, dass dies nicht der erste Auftritt des Roboters Spot auf der Tanzfläche ist. 2018 zeigte Spot seine Fähigkeiten zu dem Song „Uptown Funk“. Ende 2020 schloss sich der Roboter Spot den Robotern Atlas und Handle in einer Tanzaufführung zu dem klassischen Song „Do You Love Me“ von 1962 an. Diese Videos zeigen wir auch weiter unten.

Sobald diese Videos enden, bleibt die offensichtliche Frage: Warum tanzen? Schließlich wird Spot bereits für kommerzielle Zwecke eingesetzt. Der Roboter führt Inspektionen an Kraftwerken und Baustellen durch. Was ist der Zweck der Programmierung des Roboters, damit er mit dem Hintern wackelt?

„Eine sportliche Darbietung wie ein Tanz betont das mechanische Design des Roboters sowie die Algorithmen in der Software“, sagt Marc Raibert, Gründer und Vorsitzender von Boston Dynamics. „Wenn Sie sich den Tanz ansehen, den wir aufgeführt haben, werden Sie sehen, dass er Dutzende verschiedene Verhaltensweisen hat, daher musste das Team Werkzeuge entwickeln, die es uns ermöglichen, diese Verhaltensweisen schnell genug zu erstellen, um das Projekt in einer angemessenen Zeit abzuschließen. Das ist eine praktische Antwort“.

„Aber für mich“, fügt Raibert hinzu, „war es hauptsächlich eine Möglichkeit, Kreativität auszudrücken und Spaß zu haben“.

Robotiker Eric Whitman merkt an, dass es Jahre dauerte, bis Spot gewohnte Verhaltensweisen wie sicheres Gehen und Klettern entwickelt hatte. Seiner Meinung nach gibt ein Tanzvideo wie dieses den Entwicklern ein kreatives Ziel, das zu schnellen Innovationen in der Bewegung des Roboters führt. Der Tanz offenbart auch potenzielle Verbesserungen im physischen Design des Roboters. Oder wie Whitman es ausdrückte: „Tanzen ist eine Form des beschleunigten Testens des Lebenszyklus der Ausrüstung“. Nachdem die Tanztests beispielsweise gezeigt hatten, dass ein zu starker Schlag auf das Knie des Roboterhundes zu Schäden führen könnte, beschloss das Unternehmen, haltbarere Materialien für die oberen Teile der Beine des Roboters zu finden.

„Wenn wir diese Projekte durchführen, haben wir immer zwei Ziele“, sagt Whitman. „Das erste Ziel ist es, das Video als Motivation zur Verbesserung des Produkts zu nutzen. Das zweite Ziel ist es, Spaß an der Erstellung des Videos zu haben“.

UpTown Spot | Tanzender Roboterhund (2018)

Do You Love Me? | Tanzende Roboter Atlas, Roboter Handle und Roboter Spot (2020)

Roboter von Boston Dynamics

BigDog

BigDog (Großer Hund) — ein vierbeiniger Roboter, der 2005 als unterstützender robotischer Transport für Bodentruppen entwickelt wurde und sich in stark unwegsamem Gelände fortbewegen kann. BigDog kann Lasten von bis zu 150 kg mit einer Geschwindigkeit von bis zu 6,4 km/h tragen und Steigungen von bis zu 35 Grad überwinden.

LittleDog

LittleDog (Kleiner Hund) — ein kleiner vierbeiniger Roboter, der 2010 zu Forschungszwecken entwickelt wurde. Die Beine des Roboters haben einen großen Bewegungsbereich und sind stark genug für das Klettern und dynamische Gangarten.

Cheetah

Cheetah (Gepard) — ein vierbeiniger Roboter, der eine Geschwindigkeit von 28 Meilen pro Stunde (45 km/h oder 13 m/s) erreichen kann, was im August 2012 einen Rekord für vierbeinige Roboter darstellt. Cheetah hat einen flexiblen Rücken, der hilft, eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit zu erreichen. Diese Geschwindigkeit entspricht jedoch der Bewegung der Beine des Roboters und nicht seiner Fähigkeit, sich selbst nach vorne zu bewegen. Darüber hinaus bewegte sich dieser Laborprototyp des Roboters auf einem Laufband, das von einer stationären Hydraulikanlage angetrieben wurde.

Am 5. Oktober 2013 stellte Boston Dynamics daher eine verbesserte Version dieses Roboters mit dem Namen WildCat (Wildkatze) vor, die über ein autonomes Hydrauliksystem verfügt. Auf einer ebenen Fläche erreicht WildCat eine Geschwindigkeit von 25 km/h.

Interessanterweise hat das Biomimetik-Robotiklabor des Massachusetts Institute of Technology einen ähnlichen Roboter entwickelt, der ebenfalls als Cheetah bekannt ist. Dieser Roboter-Gepard konnte 2014 während des Laufens Hindernisse überspringen und 2018 Treppen steigen.

RiSE

RiSE — ein sechbeiniger Roboter, der vertikale Hindernisse wie Wände, Bäume und Zäune erklimmen kann. Zur Fortbewegung nutzt er Beine mit Mikrohaken und einen Schwanz und kann seine Haltung entsprechend der Krümmung der Oberfläche ändern. RiSE ist 0,25 Meter lang und wiegt 2 kg. Die Bewegungsgeschwindigkeit beträgt 0,3 m/s.

PETMAN

PETMAN — ein zweibeiniger Roboter, der für Tests von persönlicher Schutzausrüstung entwickelt wurde. Es ist der erste anthropomorphe Roboter, der sich wie ein echter Mensch bewegt. Er hat viele technologische Übernahmen von BigDog.

LS3

Legged Squad Support System (LS3), auch bekannt als AlphaDog, ist die militärische Version von BigDog. Dieser Roboter ist für den militärischen Einsatz konzipiert und kann unter heißen, kalten, feuchten und schmutzigen Bedingungen arbeiten.

Handle

Handle — ein etwa 2 Meter großer Roboter, der sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 m/s bewegen und bis zu 1,2 Meter hoch springen kann. Das Besondere an diesem Roboter ist, dass er an seinen Hinterbeinen Räder hat. Der Akku reicht für eine Strecke von 24 km.

Stretch

Stretch — ein Roboter, der für den Umgang mit Kisten und Kartons in engen Räumen entwickelt wurde. Seine Hauptaufgabe ist die Arbeit in Lagerräumen und das Entladen von Lastwagen. Die angegebene Leistung beträgt das Bewegen von 800 Kisten pro Stunde mit einem Gewicht von bis zu 23 Kilogramm ohne menschliches Eingreifen.

Pick

Pick — ein Roboter, ähnlich wie Stretch, aber an einem bestimmten Ort montiert. Er ist für den Transport von Kisten vorgesehen. Der Roboter kann eine Kiste in weniger als einer Sekunde identifizieren. Er entfernt automatisch den Karton.

Atlas

Atlas — ein anthropomorpher Roboter, der 5 Fuß (152,4 cm) groß ist und sich in unwegsamem Gelände fortbewegen kann. Er basiert auf dem früheren humanoiden Roboter PETMAN. Er geht auf zwei Beinen und kann seine freien Arme zum Tragen von Lasten oder zum Klettern auf vertikale Hindernisse nutzen.

Spot

Spot (Roboterhund) — ein vierbeiniger Roboter, der erstmals am 23. Juni 2016 vorgestellt wurde und eine Geschwindigkeit von bis zu 1,6 Metern pro Sekunde erreichen kann. Der Roboter erkundet das Gelände mit Hilfe von Stereokameras, die insgesamt einen Sichtwinkel von 360° bieten. So bewegt sich Spot mit beispielloser Mobilität durch die Umgebung und ermöglicht es, Routineaufgaben zur Inspektion und Datenerfassung sicher, präzise und häufig zu automatisieren. Der Roboterhund wiegt 25 Kilogramm.

Spot ist ein beweglicher mobiler Roboter, der für eine breite Palette von Anwendungen angepasst werden kann. Die Basisplattform bietet Mobilität im unwegsamen Gelände, Hindernisvermeidung sowie verschiedene Ebenen der Navigation, Fernsteuerung und Autonomie. Der Hersteller gibt an, dass Spot durch Hinzufügen spezieller Sensoren, Software und anderer Nutzlasten angepasst werden kann. Die ersten Kunden von Boston Dynamics testen Spot bereits zur Überwachung von Baustellen und zur Ferninspektion von Öl- und Gasanlagen, Energieanlagen und der öffentlichen Sicherheit. Spot befindet sich in Serienproduktion und wird derzeit an ausgewählte Erstbenutzer ausgeliefert.

Um diese Theorie zu demonstrieren, zeigen wir unten das offizielle Video von Boston Dynamics.

Factory Safety Service Robot

Factory Safety Service Robot (Fabrik-Sicherheitsdienst-Roboter) wurde am 17. September 2021 vorgestellt. Er basiert auf dem bestehenden Roboter Spot. Seine integrierte Wärmebildkamera und das 3D-LiDAR-System helfen dabei, nahegelegene Personen zu erkennen, Brandgefahren zu überwachen und offene und geschlossene Türen zu erkennen.