Ein vierbeiniger Roboter hat in Südkorea einen offiziellen Marathon auf einer einzigen Akkuladung bewältigt. Entwickler am KAIST veröffentlichten nun die technischen Details zu der energieeffizienten Konstruktion, die nach dem Zieleinlauf noch Reserven für rund 25 weitere Kilometer hatte.
Sangju-Marathon und die Energiebilanz von RAIBO2
Vierbeinige Roboter können sich im Gegensatz zu Maschinen mit Rädern zwar auf unwegsamem Gelände und in Bergregionen gut bewegen, doch ihre Reichweite ist im Feldeinsatz meist stark begrenzt. Vierbeinige Roboter benötigen viel Energie, weil sie bei jedem Schritt ihr eigenes Gewicht abfangen müssen. Im November 2024 nahm der Roboter RAIBO2 an einer offiziellen Marathonveranstaltung teil – dem Sangju Dried Persimmon Marathon – und schloss die 42,195 Kilometer (26.2 Meilen) lange Strecke in 4 Stunden, 19 Minuten und 52 Sekunden ab. Nach Angaben des Forschungsteams war es zuvor keinem vierbeinigen Roboter gelungen, bei einer offiziellen Veranstaltung außerhalb von Laborbedingungen gut 42 Kilometer Marathonlauf zu beenden.
RAIBO2 ist ein vierbeiniger Laufroboter, den das Team in-house mit long-distance, high-efficiency locomotion als Ziel entwickelt hat. Das Team maß den Stromverbrauch und die Lokomotivdaten des Roboters in Echtzeit, als RAIBO2 als erste Maschine ihrer Art im Jahr 2024 einen vollständigen Marathonkurs beendete, wodurch Daten erzeugt wurden, die Entwurfsgrundsätze zur Verbesserung der Energieeffizienz validierten.
Technische Kniffe gegen den Energieverlust
Das Team um den Associate Professor Jemin Hwangbo (auch als Professor Hwangbo Jemin des Department of Mechanical Engineering genannt) quetschte mehr als die dreifache Reichweite pro Batterieladung aus RAIBO2 heraus als bei kürzlich vergleichbaren Vierbeinern. Die südkoreanischen Wissenschaftler führen die Effizienz und Ausdauer von RAIBO2 unter anderem auf leichtere Roboterbeine, optimierte Antriebsschaltungen sowie Bewegungsabläufe zurück, die mithilfe maschinellen Lernens und Reinforcement Learning trainiert wurden.
Während Räder auf glattem Boden effizienter sind, erlauben Beine Robotern das Überqueren von Treppen, Schutt und Hängen. Bei der kürzeren Distanz eines Halbmarathons hatten im April dieses Jahres humanoide Roboter in Peking ihre menschliche Konkurrenz bereits klar abgehängt, wobei der siegreiche Roboter der chinesischen Smartphone-Marke Honor die 21 Kilometer lange Strecke in 50 Minuten und 26 Sekunden zurücklegte und damit den menschlichen Halbmarathon-Weltrekord des ugandischen Läufers Jacob Kiplimo aus dem März in Lissabon um mehrere Minuten unterbot. Im direkten Vergleich bleiben Menschen jedoch schneller, wie Kenias Sabastian Sawe zeigte, der beim London Marathon im April den offiziellen Weltrekord von 1 Stunde, 59 Minuten und 30 Sekunden aufstellte und als erster Mensch die Zwei-Stunden-Marke in einem wettbewerbsmäßigen Marathon knackte. Bei der ersten Roboter-Teilnahme im Vorjahr benötigte die schnellste Maschine für die Strecke noch zwei Stunden und 40 Minuten und war mehr als doppelt so lang wie der damalige menschliche Sieger unterwegs.
Veröffentlichung in Nature und offene Ausblicke
Die Forschungsarbeiten zu RAIBO2 wurden im Hauptjournal von «Nature» (Fachjournal «Nature») publiziert. KAIST teilte am 24. mit, dass die Langstrecken-Fortbewegungstechnologie und die Marathonergebnisse von RAIBO2, entwickelt von einem Team unter der Leitung von Professor Hwangbo Jemin vom Department of Mechanical Engineering, in Nature’s main journal veröffentlicht wurden. Das Paper trägt den Titel «A quadrupedal robot designed to complete a marathon on a single battery charge». Nach Angaben der Hochschule ist dies das erste Mal, dass eine in Südkorea durchgeführte Robotik-Forschung in der Hauptausgabe von Nature erschienen ist.
Der Marathon liegt bereits knapp zwei Jahre zurück (der Sangju Dried Persimmon Marathon fand im November 2024 statt, und die Creator erklärten nun fast zwei Jahre später, wie die leichtere Hardware und das reinforcement learning dem Roboter dabei halfen, die Distanz zu bewältigen). Nach Angaben des Forschungsteams hätte RAIBO2 nach dem Zieleinlauf anscheinend noch etwa 25 weitere Kilometer laufen können. RAIBO2 übertrumpfte bei der Reichweite andere vierbeinig Roboter deutlich, womit sich potenzielle zukünftige Einsatzszenarien bei Patrouillen und Rettungen in unwegsamem Gelände und Bergregionen abzeichnen.
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