HSB Bionik

Challenge Based Learning

Von der Ganganalyse zum Roboterhund

Einblick ins Modul Terrestrische Lokomotion im Master BMS

Im Mittelpunkt des Moduls Terrestrische Lokomotion steht die Frage, wie sich Tiere an Land bewegen – und was wir als Ingenieur:innen daraus lernen können. Dieser Frage sind unsere Masterstudierenden während einer Exkursion nach Kleve an der Hochschule Rhein-Waal nachgegangen und haben ihr Wissen direkt in die Praxis umgesetzt.

Eine Woche lang haben sich die Studierenden intensiv mit der Lokomotion an Land beschäftigt – theoretisch und experimentell. Ein zentrales Projekt: die eigenständige Programmierung des Roboterhundes CM4 XGO V2.

 

Der Roboterhund besitzt von Haus aus verschiedene vorprogrammierte Gangarten. Das Ziel der Studierenden war jedoch anspruchsvoller: den Gang selbst zu entwickeln – auf Basis biologischer Ganganalyse.

Dafür haben sie Slowmotion-Aufnahmen des Roboterhundes erstellt und die einzelnen Bilder eines Gangzyklus extrahiert. Mit einem selbst geschriebenen Python-Programm wurden anschließend die Gelenkpunkte getrackt und die Winkel als Funktion der Zeit berechnet. Diese Daten bildeten die Grundlage für die direkte Ansteuerung der Motoren über die Python-Schnittstelle des Roboters.

 

Zunächst wurde die Bewegung für ein einzelnes Bein erfolgreich realisiert. Bei der Umsetzung auf alle vier Beine zeigte sich eine technische Herausforderung: Die Schnittstelle ermöglichte keine parallele Bearbeitung der Steuersignale. Die Studierenden entwickelten eigenständig eine Lösung und realisierten am Ende einen funktionierenden Vierbeinergang.

 

Neben der Robotik umfasste die Woche weitere Inhalte: Vorträge zur Lokomotion, die Sezierung eines Pferdebeins sowie Versuche zur menschlichen Fortbewegung. Der Austausch mit Studierenden und Forschenden der Hochschule Rhein-Waal bereicherte die Woche zusätzlich.

 

Das Modul zeigt exemplarisch, was den Master Bionik: Mobile Systeme auszeichnet: praxisnahes, interdisziplinäres Arbeiten an echten Herausforderungen mit biologischen Prinzipien als Ausgangspunkt und technischen Lösungen als Ziel.

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