Ein Beitrag zum autonomen zweibeinigen Gehen

Das Modell einer aktiven zweibeinigen Gehmaschine wird vorgestellt, welche nach dem Prinzip des passiven dynamischen Gehens arbeitet. Eine solche zweibeinige Maschine mit Knien kann in einer natürlichen periodischen Gehbewegung eine leicht schiefe Ebene hinuntergehen. Werden geeignete Anfangsbedingungen gewählt, um den Gehzyklus zu starten, so wird die Bewegung allein durch die Eigendynamik der Beine unter dem Einfluss der Schwerkraft aufrechterhalten. Die passive Gehbewegung ist durch das Auftreten von Stö?en im Kniegelenk und zwischen Fuß und Boden charakterisiert. Die dabei auftretenden Energieverluste werden gerade durch die Umwandlung von potentieller in kinetische Energie beim Gehen auf der schiefen Ebene ausgeglichen. Der periodische Gehzyklus erfordert spezielle Anfangsbedingungen. Um solche Anfangszustände zu finden, wird ein zweiseitiges Randwertproblem mittels Optimierung gelöst. Zum Gehen auf einer horizontalen Ebene wird das Modell mit Aktoren in den Gelenken ausgestattet. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der Energieaufwand beim aktiven Gehen ausgedrückt durch den Spezifischen Widerstand vergleichsweise niedrig ist. Damit erscheint andauerndes autonomes Gehen mit geringem Energieaufwand unter Ausnutzung des passiven Gehprinzips realisierbar.