KI-Optimierter Roboter springt 41 % höher und landet stabiler

Das Wichtigste in Kürze

Forscher des MIT nutzten Künstliche Intelligenz (KI), um einen von Menschen entworfenen Roboter gezielt zu verbessern.
Der KI-optimierte Roboter erreichte eine um 41 Prozent höhere Sprunghöhe als das ursprüngliche Modell.
Zusätzlich verbesserte die KI die Landestabilität um 84 Prozent, indem sie die Form der Füße optimierte.
Der Prozess kombiniert KI-Designvorschläge mit physikalischen Simulationen, sodass die Leistung vor der Herstellung bewertet wird.
Die finalen, optimierten Bauteile lassen sich direkt mit einem 3D-Drucker aus Materialien wie PLA fertigen.

KI als Partner im Robotik-Design

Generative Künstliche Intelligenz, oft als GenAI abgekürzt, ist bekannt für die Erstellung von Bildern oder Texten. Ein Forschungsteam des MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) zeigt nun, dass diese Technologie auch physische Objekte verbessern kann. Anstatt einen Roboter von Grund auf neu zu entwerfen, wurde ein bestehendes, von Menschen erstelltes 3D-Modell als Ausgangspunkt genommen. Anschließend erhielt die KI die Aufgabe, bestimmte Bauteile zu optimieren, um die Leistung des Roboters zu steigern.

Der Optimierungsprozess: Von der Idee zum Sprung

Der Ansatz der Forscher ist methodisch und nachvollziehbar. Zuerst wird ein 3D-Modell des Roboters erstellt und jene Bereiche markiert, welche die KI verändern soll. Daraufhin schlägt ein sogenanntes Diffusionsmodell, eine spezielle Art von GenAI, hunderte von Designvarianten für diese Teile vor. Jede dieser Varianten wird in einer Computersimulation auf ihre physikalischen Eigenschaften getestet, damit ihre Leistungsfähigkeit bewertet werden kann. Aus den besten Ergebnissen lernt die KI und verfeinert ihre nächsten Vorschläge. Dieser Vorgang wurde mehrfach wiederholt, sodass die Designs schrittweise immer besser wurden.

Das Ergebnis: Ein messbarer Leistungssprung

Die Resultate dieses Prozesses sind konkret messbar. Der Roboter, dessen Verbindungsglieder von der KI gestaltet wurden, sprang im Durchschnitt rund 60 Zentimeter hoch. Dies entspricht einer Steigerung von 41 Prozent im Vergleich zur menschlich entworfenen Version. Obwohl beide Roboter aus dem gleichen 3D-Druck-Material, Polylactid (PLA), gefertigt wurden, liegt der Unterschied im Detail. Die KI entwarf gekrümmte, trommelstockartigen Verbindungen. Diese Form kann mehr Energie speichern als die geraden, rechteckigen Teile des ursprünglichen Designs, weshalb der Roboter höher springen kann.

Mehr als nur Höhe: Stabile Landungen durch KI

Ein hoher Sprung ist nur die halbe Miete, denn der Roboter muss auch sicher landen. Deshalb beauftragte das Team die KI in einem zweiten Schritt damit, auch die Füße des Roboters zu optimieren. Der gleiche Prozess aus Designvorschlag und Simulation wurde wiederholt, um eine Form zu finden, die für maximale Stabilität sorgt. Das Ergebnis war eine um 84 Prozent geringere Rate an Stürzen bei der Landung. Die KI musste also eine Balance zwischen zwei Zielen finden: maximale Sprunghöhe und hohe Landesicherheit.

Zukunftsausblick: Das Potenzial für die Praxis

Diese Methode zeigt, wie KI-gestütztes Design Ingenieuren helfen kann, Prototypen schneller und effektiver zu verbessern. Unternehmen könnten den Ansatz nutzen, um beispielsweise Greifarme für die Fertigung oder Roboter für den Haushalt zu optimieren. Die Forscher sehen zudem weiteres Potenzial. Zukünftige Modelle könnten durch die Verwendung leichterer Materialien noch leistungsfähiger werden. Außerdem wird daran geforscht, die KI mit natürlicher Sprache zu steuern, sodass man ihr Ziele wie „Entwirf einen Roboter, der eine Tasse aufheben kann“ vorgeben kann.

Unsere Einschätzung

Das Projekt des MIT ist ein klares Beispiel dafür, wie Künstliche Intelligenz als Werkzeug zur Erweiterung menschlicher Fähigkeiten dienen kann, anstatt sie zu ersetzen. Die Kombination aus der kreativen Lösungsfindung einer KI und der Überprüfung durch physikalische Simulationen schafft eine leistungsstarke Methode, um funktionale Bauteile zu entwickeln. Für die Welt des 3D-Drucks ist dies besonders relevant, da komplexe und organisch geformte Bauteile, wie sie die KI entwirft, oft nur durch additive Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Dieser Ansatz beschleunigt nicht nur die Innovation in der Robotik, sondern könnte auch in vielen anderen Bereichen Anwendung finden, in denen mechanische Effizienz entscheidend ist.