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Wie nehmen Roboter die Welt wahr?

12.09.2020

Wie nehmen Roboter die Welt wahr?

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Sensortechnologie wurden heute viele neue Sensoren entwickelt. Zuvor entwickelten ETH-Forscher einen neuartigen und kostengünstigen taktilen Sensor, mit dem der Roboterarm empfindliche und zerbrechliche Objekte erfassen kann.

 

Menschen können mit unseren Händen zerbrechliche oder rutschige Gegenstände aufnehmen. Unser Tastsinn ermöglicht es uns zu fühlen, ob wir das Objekt fest greifen oder ob das Objekt durch die Finger gleitet, und dann eine Rückmeldung an die Handfläche des Arms, indem wir die Stärke des Handgriffs entsprechend anpassen, um das Objekt zu greifen.

Roboter-Greifarme, die für das Ergreifen zerbrechlicher, rutschiger oder komplexer Oberflächenobjekte verantwortlich sind, benötigen ebenfalls dieses Feedback.

 

Robotikforscher an der ETH Zürich haben jetzt einen taktilen Sensor entwickelt, der in dieser Situation nützlich sein kann und der ihrer Meinung nach einen wichtigen Schritt in Richtung "Roboterhaut" darstellt.

Der Ingenieur wies darauf hin, dass das extrem einfache Design des Sensors die Produktionskosten niedrig macht. Im Wesentlichen besteht es aus einer elastischen Silikonhaut mit farbigen Kunststoffperlen und einer herkömmlichen Kamera, die an der Unterseite befestigt ist.

 

Der Sensor basiert auf der Sicht und wenn er mit einem Objekt in Kontakt kommt, erscheinen Dellen auf der Silikonhaut des Roboters. Dies ändert das Muster der Perle, das von der Fischaugenlinse an der Unterseite des Sensors aufgezeichnet wird. Entsprechend diesen Änderungen im Muster kann die Kraftverteilung auf den Sensor berechnet werden,

Um zu berechnen, welche Kräfte die Perlen in welche Richtung drücken, verwendeten die Ingenieure einen umfassenden Satz experimenteller Daten: In standardisierten Tests durch Maschinensteuerung überprüften sie verschiedene Kontakte mit dem Sensor. Sie können den Kontaktort, die Kraftverteilung und die Größe des Kontaktobjekts präzise steuern und systematisch ändern. Mithilfe des maschinellen Lernens zeichneten die Forscher Tausende von Kontaktinstanzen auf und passten sie genau an Änderungen im magnetischen Perlenmuster an.

 

Bisher ist der dünnste Sensorprototyp, den Forscher gebaut haben, 1,7 cm dick und bedeckt eine Messfläche von 5 x 5 cm. Forscher verwenden jedoch dieselbe Technologie, um größere Sensoroberflächen mit mehreren Kameras zu erzielen, mit denen auch Objekte mit komplexen Formen identifiziert werden können. Ihr Ziel ist es außerdem, den Sensor dünner zu machen - sie glauben, dass mit der vorhandenen Technologie eine Dicke von nur 0,5 cm erreicht werden kann.

 

Da das elastische Silikon rutschfest ist und der Sensor die Scherkraft messen kann, ist es für den Roboter sehr gut geeignet, den Arm zu greifen. Wenn ein Objekt aus dem Griff des Arms zu rutschen droht, erkennt der Sensor es, sodass der Roboter seinen Griff anpassen kann.

 

Durch die Kombination von virtuell und Bewegung ist dieser neue Sensortyp ein Hilfsmittel für Roboter, um die Welt wahrzunehmen.