Es handelt sich bei der geplanten Beschaffung um einen zweibeinigen Laufroboter mit menschenähnlicher Kinematik. Mit dem Roboter sollen aktuelle Fragestellungen in der Bewegungserzeugung und Regelung beinbasierter humanoider Roboter untersucht werden. Dies betrifft insbesondere hochdynamische Bewegungen mit temporären Flugphasen, wie sie beim Rennen oder Springen vorkommen. Für die geplanten Forschungsarbeiten sind insbesondere die folgenden Anforderungen wichtig. Der Roboter sollte für schnelle Gang- und Laufbewegungen ausgelegt sein, und eine hohe Robustheit gegenüber externen Stößen aufweisen, wie sie beim Rennen und Springen auftreten. Weiters ist eine offene Softwareschnittstelle erforderlich um eigene Echtzeitregelungen implementieren zu können. Zur Realisierung hochdynamischer Bewegungen ist außerdem die explizite Messung (und Regelung) der in den Antrieben wirkenden Kräfte erforderlich.

Im Bereich von Laufrobotern ist grundsätzlich zwischen zweibeinigen und mehrbeinigen Robotern zu unterscheiden. Hierbei ist anzumerken, dass vierbeinige Roboter üblicherweise mit besonders leichten Beinen und entsprechend schwerem Oberkörper ausgelegt sind, so dass die Dynamikeigenschaften der Beine weniger ins Gewicht fallen und die Balancierregelung aufgrund der größeren projizierten Standfläche deutlich einfacher ist. Die Forschungsprojekte an der TU Wien sind hingegen explizit auf zweibeinige Roboter ausgelegt, in denen die aktive Gangstabilisierung einen deutlich höheren Stellenwert aufweist. Somit kommen vierbeinige Roboter als Alternative für die geplanten Forschungsarbeiten nicht in Frage. Im Folgenden werden die einzelnen Anforderungsmerkmale im Detail spezifiziert:

a) Menschenähnliche Kinematik: Für die geplanten Forschungsarbeiten wird ein zweibeiniger Roboter benötigt, wobei jedes Bein mindestens 6 aktive Freiheitsgrade aufweisen soll, so dass eine lokale Bewegung des Fußes in alle drei Raumrichtungen und Orientierungen möglich ist.

b) Integrierte Drehmomentensensorik: Zur Realisierung nichtlinearer Regelungsmethoden ist es erforderlich die in den Antrieben ausgeübten Drehmomente möglichst genau zu stellen. Dies kann über eine in den Antrieb integrierte Messung (und Regelung) des Drehmomentes erfolgen. Übliche humanoide Roboter sind hingegen mit positionsgeregelten Antrieben ausgestattet und nutzen lediglich einzelne Kraftsensoren im Fuß. Dies ist für die geplanten Forschungsarbeiten nicht ausreichend. Hingegen muss eine explizite Messung der in den Antrieben wirkenden Kräfte (Linearantriebe) bzw. Drehmomente (Rotationsantriebe) möglich sein.

c) Hohe Robustheit gegenüber Stößen: Zur Realisierung von Bewegungen mit Flugphasen ist eine hohe mechanische Robustheit gegenüber externen Stößen erforderlich. Diese Robustheit soll vom Hersteller auch experimentell nachgewiesen werden.

d) Hohe Geschwindigkeit der Antriebe: Die meisten humanoiden Roboter wurden für relativ geringe Ganggeschwindigkeiten entwickelt. In der Auslegung der Antriebe sollen auch dynamische Laufbewegungen mit Flugphasen berücksichtigt werden.

e) Offene Softwareschnittstellen: Für die Verifikation von Regelungsalgorithmen ist eine offene Softwareinfrastruktur von großer Bedeutung. Für die geplante Anschaffung des Laufroboters soll daher eine offenen Entwicklungs- und Simulationsumgebung basierend auf Open Source Software Komponenten (ROS, Gazebo, Oroco) angeboten werden, bzw. eine Nutzung dieser Softwarekomponenten ermöglicht werden.

Eine detaillierte Marktanalyse ergab, dass das neuartige Robotersystem „Kangaroo“ der Firma PAL Robotics derzeit das einzige am Markt verfügbare System ist, das alle Anforderungen a)-e) erfüllen kann.