Die Balancekontrolle hält einen Roboter aufrecht. Bei einem zweibeinigen Roboter bedeutet das, die Gelenkwinkel ständig anzupassen, um den Schwerpunkt über dem Standfuß zu halten. Bei einem Radroboter kann es bedeuten, ein Umkippen an einem Hang zu verhindern. Bei einer Drohne bedeutet es, stabil zu schweben.

Menschen halten das Gleichgewicht intuitiv. Roboter müssen es berechnen. Das Modell des umgekehrten Pendels ist der klassische Ausgangspunkt: eine Masse auf einem beweglichen Sockel. Die Steuerung misst die Neigung und passt den Sockel an, um den Sturz abzufangen. Die Roboter von Boston Dynamics nutzen modellprädiktive Regelung und planen mehrere Schritte im Voraus, um auch auf unebenem Gelände das Gleichgewicht zu halten.

Strategien zur Gleichgewichtskontrolle

• Druckpunktkontrolle: Gewichtsverlagerung zur Aufrechterhaltung der Stabilität.
• Auffangpunkt: Wo man hintreten muss, um einen Sturz zu verhindern.
• Ganzkörperkontrolle: Nutzung von Armen und Oberkörper zur Balanceregulierung.
• Reaktives Schrittverhalten: einen schnellen Schritt machen, wenn man angestoßen wird.
• Nachgiebige Steuerung: leichtes Nachgeben, um Störungen abzufedern.

Das Gleichgewicht zu halten ist schwieriger als es aussieht, denn der Boden ist nie vollkommen eben, und die eigenen Bewegungen des Roboters beeinträchtigen seine Stabilität. Das Anschieben eines Roboters ist ein gängiger Test. Ein guter Balance-Controller fängt ihn wieder ab. Ein hervorragender lässt die Stabilisierung mühelos aussehen. Dieselben Prinzipien gelten für Exoskelette, die Menschen beim Gehen unterstützen, Prothesen und humanoide Roboter, die im öffentlichen Raum eingesetzt werden sollen. Wenn ein Roboter nicht auf den Beinen bleiben kann, ist alles andere, was er tut, bedeutungslos.