ETH: Roboter zum Selberdrucken

Forscher der ETH Zürich haben in Kooperation mit Disney Research Zürich und der Carnegie Mellon University eine Software entwickelt, mit der selbst ungeübte Benutzer massgeschneiderte Roboter-Kreaturen und deren Bewegungen am Bildschirm gestalten können. Damit druckt der User die Einzelteile mit einem 3D-Printer aus, fügt diese wie ein Puzzle zusammen, baut Elektroantriebe in die Gelenke, eine Steuerungseinheit und eine Batterie ein - und fertig ist der Roboter.

Laut ETH-Doktorand Vittorio Megaro erstellt der User mit der Software zuerst das Grundgerüst des Roboters. Dann wird bestimmt, wie viele Extremitäten und Abschnitte das Rückgrat haben soll. Dieses lässt sich beliebig verändern, indem Segmente verlängert, verkürzt und durch Gelenke unterteilt werden. Die Herausforderung bestand vor allem darin, die Bewegungen des Roboters so zu entwerfen, dass sie nicht nur digital am Bildschirm funktionieren.

Laut Bernhard Thomaszewski von Disney Research Zürich bietet das Programm dem Nutzer Tools, die vergleichbar sind mit denen, die zur Animation digitaler Figuren verwendet würden. Anders als bei digitalen Animationen jedoch müssen bei Robotern die physikalischen Gesetze beachtet werden. So können die kleinen Maschinen ihr Gleichgewicht nicht in jeder Pose halten, die digital möglich ist. Begrenzt seien auch die Beschleunigungen, welche die Motoren zum flüssigen Funktionieren erzeugen könnten.

Um die Bewegungen des Roboters zu erschaffen, muss der Nutzer lediglich einfache Befehle wie «vorwärts gehen» oder «links drehen» setzen. Megaros Programm verwandelt diese Befehle automatisch in Steuersignale für die Motoren. Diese ermöglichen es der physischen Figur, sich stabil fortzubewegen. Ändert der Nutzer nun das Grundgerüst oder die Bewegungsbefehle, passt das Programm die Motorensteuerungen automatisch an. Dies geschieht sehr schnell, sodass Software-Nutzer das Resultat ihrer Änderungen unmittelbar zu sehen bekommen.

Ist der Benutzer mit seinem Roboter zufrieden, generiert das Programm automatisch dreidimensionale Baupläne für sämtliche Körpersegmente und für die Verbindungsteile, welche die Elektroantriebe aufnehmen. Dem Programm hinterlegt sind Standardgrössen verschiedener kommerziell erhältlicher Antriebe, sodass der Nutzer nur noch den passenden Antrieb anwählen muss, um die Verbindungsteile zu erhalten. Die Teile werden schliesslich auf einem 3D-Drucker gedruckt. Zum Schluss wird der Roboter von Hand zusammengesetzt.