Seoul Tech-Forscher entwickeln energiesparende Füße für vierbeinige Roboter

Forscher der Seoul National University of Science and Technology (Seoul Tech) haben neuartige, energieeffiziente Füße für vierbeinige Roboter entwickelt. Diese 3D-gedruckten, porösen Füße speichern und setzen Energie während der Roboterbewegung frei. In Kombination mit einer Steuerung, die auf Deep Reinforcement Learning basiert, reduziert dieser Ansatz den Energieverbrauch um bis zu 6,2 Prozent.

Vierbeinige Roboter werden zunehmend für Aufgaben wie Inspektion, Transport und Rettungseinsätze eingesetzt. Ihre Beinbewegungen verbrauchen jedoch deutlich mehr Energie als die von Radrobotern. Die Forscher Keun Park und Jung-Yup Kim haben dieses Problem durch die Entwicklung von Füßen gelöst, die auf triplen periodischen Minimalflächen-Metastrukturen (TPMS) basieren. Diese Materialien sind leicht und besitzen eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Absorption und Freisetzung von Stoßenergie.

Die Studie umfasste die Entwicklung und den 3D-Druck von drei TPMS-Fußvarianten: primitiv, gyroid und diamond. Das Diamond-Design wurde aufgrund seiner Flexibilität, seiner Energiespeicherfähigkeit und seines minimalen Energieverlusts als optimal eingestuft. Um das Potenzial dieser Füße voll auszuschöpfen, entwickelten die Forscher ein Steuersystem auf Basis von Deep Reinforcement Learning. Dieses System lernte, den Gang des Roboters mit den Energieaufnahme- und -freisetzungseigenschaften der Füße zu koordinieren, wodurch die von den Motoren benötigte Arbeit minimiert wurde.

Tests mit dem modifizierten Roboter zeigten, dass die TPMS-Füße den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Roboterfüßen um 1,4 % bis 6,2 % reduzierten. Diese Effizienzsteigerung war bei Gehgeschwindigkeiten zwischen 0,4 und 1,0 Metern pro Sekunde am ausgeprägtesten. Die Forscher schlagen vor, dass diese Technologie zur Entwicklung leiserer und energieeffizienterer vierbeiniger Roboter für den Einsatz in Innenräumen, für Inspektionen und Logistikaufgaben beitragen könnte. Die Studie wurde im Mai 2026 im International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology veröffentlicht.