Die Vorlesung biologisch inspirierte Roboter beschäftigt sich intensiv mit Robotern, deren mechanische Konstruktion, Sensorkonzepte oder Steuerungsarchitektur von der Natur inspiriert wurden. Im Einzelnen wird jeweils auf Lösungsansätze aus der Natur geschaut (z.B. Leichtbaukonzepte durch Wabenstrukturen, menschliche Muskeln) und dann auf Robotertechnologien, die sich diese Prinzipien zu nutze machen um ähnliche Aufgaben zu lösen (leichte 3D Druckteile oder künstliche Muskeln in der Robotik). 

Nachdem diese biologisch inspirierten Technologien diskutiert wurden, werden konkrete Robotersysteme und Anwendungen aus der aktuellen Forschung präsentiert, die diese Technologien erfolgreich einsetzen. Dabei werden vor allem mehrbeinige Laufroboter, schlangenartige und humanoide Roboter vorgestellt, und deren Sensor- und Antriebskonzepte diskutiert.

Der Schwerpunkt der Vorlesung behandelt die Konzepte der Steuerung und Systemarchitekturen (z.B. verhaltensbasierte Systeme) dieser Robotersysteme, wobei die Lokomotion im Mittelpunkt steht. Die Vorlesung endet mit einem Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und dem Aufbau von kommerziellen Anwendungen mit diesen Robotern.

Lernziele

Die Studierenden erwerben Kenntnisse zu biologisch inspirierten Konzepten in der Robotik und sind in der Lage, diese systematisch zu analysieren, zu bewerten und auf technische Systeme zu übertragen.

Im Einzelnen werden folgende Kompetenzen vermittelt:

• Natürliche Leichtbau- und Materialkonzepte sowie deren Bedeutung für die Energieeffizienz mobiler Robotersysteme
• Muskeltypen aus der Biologie, zugehörige Muskelmodelle und Übertragung auf künstliche Muskeln für Roboter
• Menschliche Sinne, Reizverarbeitung, Informationskodierung und Ableitung technischer Sensorsysteme insbesondere für mobile Laufroboter
• Zentrale Mustergeneratoren (CPG), Neuro-Oszillatoren und deren Bedeutung für mehrbeinige, robotische Laufbewegungen
• Lokomotionsarten, Stabilitätskriterien, Laufmuster und Darstellung in Gait-Diagrammen
• Maschineller Lernverfahren sowie deren Einsatz im robotischen Kontext
• Subsumption-Architektur, reaktive und verhaltensbasierte Systemarchitekturen
• Mendelsche Gesetze, Meiose und Mitose sowie genetischer Algorithmen in der Robotik
• Herausforderungen humanoider Robotersysteme sowie aktuelle Lösungsansätze
• Anwendungen von Laufroboter und anderen biologisch motivierten Robotern

Siehe weitere Details zu der Organisation der Veranstaltung: https://lehre.imi.kit.edu sowie in ILIAS.