Der Zentauren-Roboter reduziert metabolische Kosten um 35% und Fußdruck um 52% beim Tragen von 20 kg. Ideal für militärische Einsätze und Rettungsoperationen.
© SUSTech
Ein Team um Professor Fu Chenglong von der Southern University of Science and Technology (SUSTech) hat ein neues tragbares System vorgestellt, das beim Tragen schwerer Lasten helfen soll. Die Entwicklung, die als „halb Mensch, halb Roboter“ oder „Zentauren-Roboter“ bezeichnet wird, wurde im renommierten International Journal of Robotics Research veröffentlicht. Dieses Gerät soll die Belastung für Menschen bei langem Gehen mit Gewicht reduzieren, was es für militärische Einsätze, Rettungsoperationen und alltägliche Aufgaben geeignet macht.
Im Gegensatz zu traditionellen Exoskeletten, die parallel zu den menschlichen Beinen arbeiten und relativ bescheidene Energieeinsparungen von etwa 10 % im Vergleich zu einem normalen Rucksack bieten, verfolgt dieses System einen anderen Ansatz. Der Roboter ist nicht starr an den Beinen befestigt, sondern fungiert als separates „Paar Gliedmaßen“, das über eine spezielle elastische Schnittstelle am Rücken mit dem Nutzer verbunden ist. Diese Anordnung schafft ein hybrides Vierbeinsystem, bei dem der Mensch für Navigation und Entscheidungsfindung zuständig ist, während der Roboter die Gewichtsbelastung übernimmt und horizontale Zugkraft liefert.
Eine zentrale Innovation ist die elastische Kopplung des Teams mit nichtlinearer Steifigkeit. Bei leichten Lasten bleibt sie steif und reaktionsschnell, bei schwereren Lasten wird sie nachgiebiger und absorbiert Kräfte. Dies ermöglicht eine dynamische Trennung zwischen Balance und Kraftunterstützung, sodass der Roboter stabil als eigenständiges System agieren und gleichzeitig den Menschen präzise unterstützen kann.
Tests haben beeindruckende Ergebnisse gezeigt: Beim Tragen von 20 kg (etwa 29 % des Körpergewichts) reduzierte die Nutzung des „Zentauren“ die Nettometabolikkosten um 35 % und den Fußdruck um 52 %. Die Schrittbreitenvariabilität nahm ebenfalls ab, und die Gehstabilität erwies sich als vergleichbar mit dem Gehen ohne Last. Diese Entwicklung verdeutlicht, wie die Kombination aus vertikaler Gewichtsverteilung und horizontaler Zugkraft Effizienz und Sicherheit beim Transport schwerer Lasten erheblich steigern kann.