Das Startup Orbit Robotics hat der Welt gerade einen Roboter vorgestellt, der auf den ersten Blick ungewöhnlich aussieht. Ein humanoider Rumpf, vier Arme und keine Beine. Er heißt HELIOS und wurde für Umgebungen entwickelt, in denen keine Schwerkraft herrscht und jede Stunde menschlicher Arbeit rund 140.000 Dollar kostet.
Orbit Robotics entstand als Projekt im Umfeld der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich), und HELIOS ist bislang seine ambitionierteste Entwicklung. Der Roboter wurde in einem Teaser-Video vorgestellt, in dem er in einem Prüfstand aufgehängt ist und ein leichtes schwarzes Skelett zeigt, das von einem Netz aus Seilzügen, Rollen und Gelenken durchzogen ist.
Konstruktion des Roboters
In einer Raumstation bewegt sich ein Mensch nicht gehend fort. Er bewegt sich, indem er sich an Handläufen festhält, an Wänden abstützt und sich von Oberflächen abstößt. In einer Umgebung ohne Schwerkraft sind Beine nutzlos. Orbit Robotics hat diese Tatsache berücksichtigt und HELIOS anstelle von Beinen ein zweites Paar Arme gegeben. Zwei Arme dienen dazu, den Roboter an Ort und Stelle zu verankern, während die beiden übrigen arbeiten. Genau das braucht man, wenn man Fracht auspackt oder Geräte repariert und sich nicht auf dem Boden abstützen kann. Herkömmliche zweiarmige Roboter können das in der Schwerelosigkeit nicht, ohne sich unkontrolliert zu drehen.
Ganze vierzig Prozent der verfügbaren Arbeitszeit der Besatzung auf der Internationalen Raumstation entfallen auf Wartungsaufgaben. Ein einziger Entladevorgang kann fast 50 Arbeitsstunden in Anspruch nehmen. Bei Kosten für die Arbeit eines Astronauten von schätzungsweise rund 140.000 Dollar pro Stunde geht es um astronomische Summen.
HELIOS ist nicht wie ein typischer Industrieroboter mit schweren Rotationsantrieben in jedem Gelenk aufgebaut. Die Ingenieure entschieden sich für einen anderen Ansatz: den sogenannten Tendon Drive, einen Antrieb mit Seilen, die wie Sehnen funktionieren. Die Motoren sitzen an den Schultern, also möglichst nah am Körper, und übertragen die Kraft über Seile und Rollen bis zu den Gelenken der Arme. Dadurch sind die beweglichen Teile wesentlich leichter.
Das Ellenbogengelenk ist als Wälzkontaktgelenk ausgeführt. Das Ergebnis ist eine fließende Bewegung mit minimaler Reibung, die dennoch ausreichend Kraft bietet. Im Weltraum, wo selbst der kleinste Ruck sowohl den Roboter als auch alles, was er hält, destabilisieren kann, ist dies eine der wichtigsten Konstruktionsentscheidungen des gesamten Projekts. Die Hände haben fünf Finger. Dadurch kann HELIOS auch feinmotorische Manipulationsaufgaben bewältigen und nicht nur Kisten grob bewegen.
Ein großer Teil der tragenden Konstruktionsteile stammt aus dem 3D-Drucker, was sowohl die Herstellung als auch mögliche Reparaturen vereinfacht.
HELIOS war bislang noch nicht tatsächlich im Weltraum. Die Tests finden in einer irdischen Umgebung statt, in der der Roboter an Gurten in einem Aufbau hängt, der das Innere einer Raumstation simuliert. Das ist ein unvollkommener Ersatz, reicht aber aus, um die Beweglichkeit der Gelenke und die Steuerbarkeit zu überprüfen.
Neben HELIOS selbst hat Orbit Robotics auch eine Testplattform namens IKARUS entwickelt. Sie entstand in nur zwei Monaten und dient drei Zwecken: der Fernsteuerung des Roboters durch einen Bediener, dem sogenannten Imitationslernen, bei dem der Roboter die Bewegungen eines Menschen beobachtet und nachahmt, sowie der Erprobung von Hardwareverbesserungen. Die Idee ist reizvoll: Ein Astronaut führt einen Ablauf einmal vor, und der Roboter merkt ihn sich und wiederholt ihn selbstständig.
Für HELIOS vorgesehene Arbeiten
Orbit Robotics versucht nicht, Astronauten zu ersetzen. Stattdessen will das Unternehmen ihnen Arbeiten abnehmen, für die ihre geistigen Fähigkeiten nicht erforderlich sind. Das Bewegen von Kisten, das Sortieren von Vorräten, die Bestandskontrolle und routinemäßige Reparaturen. Diese Aufgaben erfordern kein menschliches Urteilsvermögen, sondern Hände, die sich an Ort und Stelle halten und präzise arbeiten können.
Raumstationen sind für Menschen konzipiert: Handläufe, Luken, Modulschränke und Halterungen. Die humanoide Form des Roboters ist in einer solchen Umgebung sinnvoll, weil alles genau auf den menschlichen Körper zugeschnitten ist. Spezialisierte Roboterarme wie Canadarm2 oder Dextre sind an der Außenseite der ISS leistungsfähig, gelangen jedoch nicht ins Innere der Station. Der langfristige Plan von Orbit Robotics sieht vor, dass HELIOS zunächst die Logistik und Frachtverwaltung übernimmt und nach und nach zu anspruchsvolleren Wartungs- und Infrastrukturaufgaben übergeht.
Orbit Robotics hat weder den Preis noch Produktionsfristen oder die Höhe der eingeworbenen Finanzierung veröffentlicht. HELIOS ist bislang ein Prototyp, an dem die Entwickler weiterarbeiten. Das Unternehmen hat bisher keine Kooperation mit Raumfahrtagenturen oder Betreibern kommerzieller Raumstationen wie etwa Axiom Space vereinbart.
Quellen: interestingengineering.com und thenextweb.com
