02/07/2011 - Roboter können bereits fühlen, dank einer empfindlichen künstlichen Haut

Menéame

Forscher an der Technischen Universität München (TUM) haben Gelenkroboterarmen entwickelt, die auf Wärme oder Berührung reagieren können. Die Wissenschaftler konnten diese Fähigkeit den Maschinen durch kleine sechseckige Platten zur Verfügung stellen, die durch das Zusammenfügen zu einer empfindlichen künstlichen Haut führen. Mit ihr konnten Roboter externe Signale wahrnehmen. Der erste Test mit diesen Sensoren ist erfolgreich abgeschlossen. Auf Amalia Rodríguez Gomez.

Kellner-Roboter, Hausboter, die helfen, Hausaufgaben zu erfüllen, Haustiere Roboter wie Sonys Aibo Roboter, Roboter im Bildungssektor oder Dienstleistungen (z.B. zur Überwachung eines Ortes), für Such- und Rettungsaufgaben oder im medizinischen Bereich tätige Roboter. Dies sind einige der zahlreichen Anwendungen, die diese industriellen und kommerziellen intelligenten Maschinen bereits entwickeln.

Die sensorische Entwicklung dieser automatischen Systeme hingegen ist eine der Herausforderungen, an denen die wissenschaftliche Gemeinschaft arbeitet. In Deutschland hat ein Team von Wissenschaftlern an der Technischen Universität München (TUM) eine künstliche Haut für Roboter entwickelt, so dass diese intelligenten Maschinen ihren eigenen Tastsinn haben, veröffentlicht das TUM in einer Erklärung.

Dank dieser Haut können Roboter die äußere Temperatur spüren und auf den physischen Kontakt reagieren, d.h. sie werden sich der Hitze und Kälte bewusst sein, genauso wie sie das Gefühl haben, eine Berührung zu spüren.

Mit diesen Touch-Informationen wird es zum ersten Mal möglich sein, dass die Maschinen ihre Wahrnehmung der Realität erhöhen, die auch durch die Augen einer Kamera, Infrarot-Scanner oder Gelenke erleichtert wird.

Um diesen Fortschritt zu erreichen, stellten die TUM-Forscher kleine sechseckige Platten her, die eine Münze groß waren, die durch das Zusammenfügen eine empfindliche Haut bildeten. Diese Arbeit wurde in IEEEXplorer veröffentlicht.

Wie bei der menschlichen Haut erkennt auch die künstliche Haut, ob sie mit einem Objekt zusammenstoßen wird und als Folge einer Bewegung reagiert, oder sie weiß, dass sie ein Objekt hält, weil sie es fühlt und es auch durch den Augensinn wahrnimmt, Beispiele, die beide zusammen mit anderen Funktionen im hinzugefügten Video gezeigt werden.

"Im Gegensatz zu den von der Haut bereitgestellten Touch-Informationen ist das Sehvermögen begrenzt, weil die Objekte versteckt werden können," erklärt Philip Mittendorfer, Wissenschaftler, der am Institut für kognitive Systeme des TUM an der Entwicklung der künstlichen Haut arbeitet.

Infrarot-Touchsimulatoren

 Das zentrale Teil, das diese neue Robotikdecke bildet, ist ein fünf Zentimeter großes quadratisches Brett mit einer integrierten sechseckigen Platte. Jede kleine Schaltplatte besteht aus vier Infrarotsensoren, die das Vorhandensein eines Elements in weniger als einem Zentimeter Entfernung erkennen. "Auf diese Weise erkennt er jede Berührung, so leicht sie auch sein mag," erklärt Mittendorfer.

Darüber hinaus enthält die Platte sechs Temperatursensoren und ein Beschleunigungsmesser. Dies ermöglicht der Maschine, die Bewegung einzelner Mitglieder, zum Beispiel ihrer Arme, genau zu erfassen und somit zu wissen, welche Teile des Körpers sie gerade bewegt hat.

Platte zu Platte, werden alle Teile dieses vollständig flachen Struktur-System in Panalform platziert. Damit der Roboter die Erkennungsfähigkeit besitzt, werden die Sensorensignale von einem Zentralrechner verarbeitet.

Nach Angaben des Projektleiters "verbringt jedes Sensormodul nicht nur seine eigenen Informationen, sondern dient auch als Rechenzentrum für die verschiedenen sensorischen Elemente. Dies geschieht automatisch, indem sichergestellt wird, dass die Signale im Falle eines Ausfalls einer Verbindung alternativ ankommen."

Wette auf neurobiologische Fähigkeiten

 Im Moment ist nur ein kleiner Teil der Haut vollständig. Es besteht aus 15 Sensoren, die durch die verschiedenen Punkte des entwickelten Roboterarms verteilt sind.

"Wir werden die ganze Haut fertig machen und einen Prototyp erzeugen, der komplett mit diesen Sensoren fertig ist und so wieder mit ihrer Umgebung interagieren kann," sagt Professor Gordon Cheng, Projektleiter, der hinzufügt, dass dies "eine Maschine sein wird, die erkennt, wenn sie ihr den Rücken berührt - auch im Dunkeln."

Sinnliche Erfolge sind nicht die einzigen Pioniere dieses Projekts. "Darüber hinaus werden diese Maschinen eines Tages in der Lage sein, unsere grundlegenden neurobiologischen Fähigkeiten zu integrieren und ihren eigenen Eindruck von der Umgebung zu bilden," so TUM-Forscher abschließend.

http://portal.mytum.de/pressestelle/pressemitteilungen/NewsArticle_20110629_144839

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