Werfen, fangen, schlagen: Dieser Roboter spielt Baseball
Mit besonders beweglichen Armen will das Robotics and AI Institute zeigen, wie Roboter schnelle Bewegungen mit präziser Kraftkontrolle verbinden können. AthenaZero setzt dafür auf einen besonderen technischen Ansatz.
Ein Baseball fliegt auf den Roboter zu. Er richtet seinen Arm aus, fängt den Ball und wirft ihn zurück. Was einfach aussieht, stellt Roboter vor große Herausforderungen. Sie müssen schnell reagieren und ihre Kraft beim Kontakt mit dem Ball präzise anpassen.
Dafür hat das US-amerikanische Robotics and AI Institute (RAI) den Forschungsroboter AthenaZero entwickelt. Bereits 2025 zeigte das Institut erste Baseballübungen. Im September veröffentlichten die Forschenden ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift «Science Robotics».
Zwei Arme mit möglichst wenig Widerstand
AthenaZero ist rund 1,60 Meter hoch und besitzt zwei Arme mit einer Spannweite von 1,80 Metern. Insgesamt verfügt der stationäre Roboter über 27 Bewegungsfreiheitsgrade. Sie beschreiben, wie viele unabhängige Bewegungen seine Gelenke ermöglichen. Davon entfallen jeweils sieben pro Arm, sechs pro Hand und einer für den Oberkörper. 22 Motorantriebe steuern die Bewegungen.
Entscheidend ist die Konstruktion der Arme. Herkömmliche Industrieroboter arbeiten häufig mit hohen Getriebeübersetzungen. Dabei dreht sich der Motor mehrfach, während sich das angetriebene Gelenk nur einmal dreht. Das erhöht die verfügbare Kraft, erschwert aber schnelle Richtungswechsel und nachgiebige Bewegungen bei Kontakt mit Gegenständen.
RAI verfolgt einen anderen Ansatz. Die Forschenden verwenden speziell entwickelte Motorantriebe mit niedrigen Getriebeübersetzungen. Außerdem sitzen schwere Komponenten möglichst nah am Oberkörper. Das verringert die Trägheit der Arme. Sie lassen sich leichter beschleunigen und abbremsen. Gleichzeitig können sie bei Kontakt mit Gegenständen nachgeben, statt starr dagegenzuhalten.
Baseball als Härtetest
Wie gut das funktioniert, demonstriert RAI mit verschiedenen Baseballübungen. Beim Werfen erreicht AthenaZero mit einem Tennisball eine Geschwindigkeit von rund 111 Kilometern pro Stunde. Mit einem deutlich schwereren Baseball schafft er rund 77 Kilometer pro Stunde.
Auch beim Fangen und Schlagen zeigt AthenaZero seine Fähigkeiten. Er kann Baseballs mit bis zu 66 Kilometern pro Stunde auffangen. Zuverlässig gelang das laut RAI allerdings nur bei Geschwindigkeiten bis rund 48 Kilometern pro Stunde. Bei höheren Geschwindigkeiten sank die Erfolgsquote deutlich.
Bei den Schlagversuchen verwendeten die Forschenden dagegen Tennisbälle. Bei 33 Versuchen mit einer Ballgeschwindigkeit von rund 48 Kilometern pro Stunde traf er 27-mal. Das entspricht einer Trefferquote von knapp 82 Prozent. Schon eine Abweichung von zwei Millisekunden beim Schlagzeitpunkt konnte laut RAI zu einem Fehlschlag führen.
Die Fang- und Schlagversuche fanden auf einer Distanz von nur 7,3 Metern statt. Im professionellen Baseball beträgt die Entfernung zwischen Wurfhügel und Homeplate rund 18,4 Meter. Der Roboter hat bei den kürzeren Würfen entsprechend weniger Zeit, um zu reagieren.
Die Forschenden ließen zudem zwei Roboter miteinander spielen. Dabei gelangen ihnen bis zu acht Ballwechsel hintereinander. Mit einem menschlichen Mitspieler schaffte AthenaZero bis zu zwölf. Zwischen Fangen und erneutem Werfen vergingen bei den beiden Robotern jeweils rund elf Sekunden. Ein externes Infrarotkamerasystem erfasste bei den Versuchen die Flugbahnen der Bälle.
Jonglieren lernt AthenaZero in wenigen Minuten
In einer weiteren Demonstration vom Mai 2026 zeigt RAI, dass der Roboter auch jonglieren kann. Dafür verwendet er seine mehrgliedrigen Hände und eine kamerabasierte Wahrnehmung.
Der Roboter beherrscht laut Institut verschiedene Jongliermuster. Dazu zählen etwa die klassische Kaskade und Muster, bei denen die Bälle unterschiedliche Flugbahnen beschreiben.
Bemerkenswert ist die kurze Lernzeit. Grundlegende Bewegungsabläufe wie die Kaskade soll AthenaZero durch direktes Training am Roboter in weniger als zehn Minuten erlernen können. Bereits erlernte Bewegungen lassen sich anschließend für andere Jongliermuster kombinieren.
Für die Industrie bleibt noch einiges zu tun
Die Technik hat allerdings Grenzen. AthenaZero eignet sich laut RAI weniger für Aufgaben, bei denen er schwere Gegenstände längere Zeit mit ausgestrecktem Arm halten muss. Dabei können sich seine Motoren zu stark erwärmen. Auch Arbeiten, die eine besonders steife Führung entlang einer exakt vorgegebenen Bahn verlangen, gehören zu seinen Schwächen.
Das Institut sieht das Potenzial vor allem bei Tätigkeiten, die schnelle Bewegungen und wechselnde Kräfte erfordern. Dazu könnten künftig Montagearbeiten gehören, bei denen Roboter auf unerwartete Kontakte reagieren müssen.
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