Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher entwickeln sensible Haut für Roboter

29.06.2011
Wärme oder sanfte Streicheleinheiten werden Roboter bald mit ihrer Oberfläche fühlen können.

Denn Forscher des Exzellenzclusters CoTeSys stellen an der TU München (TUM) jetzt kleine sechseckige Plättchen her, die miteinander verbunden eine sensible Haut für die „Maschinen mit Köpfchen“ bilden. Die wird ihnen nicht nur helfen, sich besser in ihrer Umgebung zurechtzufinden. Sie wird den Robotern auch erstmals erlauben, eine Vorstellung von sich selbst zu bekommen. Ein einzelner Roboterarm ist bereits teilweise mit den Sensoren bestückt und beweist, dass das Konzept funktioniert.

Unsere Haut ist ein Kommunikationswunder: Ihre Nerven vermitteln uns Temperatur, Druck, Scherkräfte und Vibrationen – vom feinsten Lufthauch über die Berührung bis zum Schmerz. Zugleich ist die Haut das Organ, mit dem wir uns von der Umwelt abgrenzen und zwischen Umwelt und Körper unterscheiden. Wissenschaftler der TU München entwickeln jetzt eine Kunsthaut für Roboter, die einen ähnlichen Zweck hat: Sie wird dem Roboter wichtige taktile Informationen liefern und so seine Wahrnehmung über seine Kameraaugen, Infrarotscanner und Greifhände ergänzen. Wie bei der menschlichen Haut könnte zum Beispiel die Art, wie die Kunsthaut berührt wird, zu einem spontanen Zurückweichen führen (wenn der Roboter an einen Gegenstand stößt) – oder dazu, dass die Maschine erst einmal mit ihren Kameraaugen nach der Ursache der Berührung forscht.

Ein solches Verhalten ist besonders wichtig, wenn Roboter als Helfer des Menschen in Umgebungen unterwegs sind, die sich ständig verändern. Aus Robotersicht ist das bereits eine normale Wohnung, in der laufend Gegenstände ihren Platz wechseln und in der sich Menschen und Haustiere bewegen. „Im Gegensatz zu den taktilen Informationen, die die Haut liefert, ist der Sehsinn eingeschränkt, denn Objekte können verdeckt werden“, erklärt Philip Mittendorfer, der als Wissenschaftler am Institut für Kognitive Systeme der TUM die Kunsthaut entwickelt.

Herzstück der neuen Roboterhülle ist ein gut fünf Quadratzentimeter großes, sechseckiges Plättchen. Auf der kleinen Platine stecken vier Infrarot-Sensoren, die alles registrieren, was einen Abstand von einem Zentimeter unterschreitet. „Wir simulieren damit leichte Berührungen“, erklärt Mittendorfer. „Das entspricht unserer Wahrnehmung, wenn wir mit der Hand vorsichtig über die feinen Härchen unserer Haut streichen.“ Hinzu kommen sechs Temperatursensoren sowie ein Beschleunigungssensor. Der erlaubt der Maschine, die Bewegungen der einzelnen Glieder, beispielsweise ihres Armes, genau zu registrieren und damit auch zu lernen, welche Körperteile sie gerade selber bewegt. „Wir versuchen hier, besonders viele verschiedene Sinnesmodalitäten auf kleinsten Raum zu packen“, erklärt der Ingenieur. „Außerdem sind die Platinen später leicht um weitere Sensoren zum Beispiel für Druck zu erweitern.“

Plättchen für Plättchen aneinander gesteckt gibt das Ganze ein bienenwabenartiges, flächiges Gebilde, das den Roboter vollständig überziehen wird. Damit die Maschine etwas merkt, müssen die Signale der Sensoren in einem Zentralrechner verarbeitet werden. Dazu leitet jedes Sensormodul nicht nur eigene, sondern als Knotenpunkt auch Daten anderer Sensorelemente durch. Dies geschieht automatisch und sorgt dafür, dass Signale alternative Wege gehen können, wenn einmal eine Verbindung kaputt gehen sollte.

Noch ist erst ein kleines Hautstückchen fertig: 15 Sensoren, mindestens einer auf jedem Segment eines langen Roboterarms, zeigen jedoch, dass das Prinzip schon funktioniert: Schon ein leichtes Tätscheln oder Pusten sorgt dafür, dass der Arm reagiert. „Wir werden die Haut schließen und einen Prototypen generieren, der völlig mit diesen Sensoren umschlossen ist und ganz neu mit seiner Umwelt interagieren kann“, gibt sich Mittendorfers Doktorvater Prof. Gordon Cheng überzeugt. „Eine Maschine, die selbst im Dunkeln merkt, wenn man ihr auf den Rücken tippt.“

Zukunftsweisend am Konzept sind jedoch nicht allein die Sinnesleistungen, sondern dass solche Maschinen es einmal mit einer unserer ureigensten neurobiologischen Fähigkeiten aufnehmen könnten: selber eine Vorstellung von sich zu gewinnen. Der Roboter ist ein Stück an den Menschen heran gerückt.

Kontakt:
Philipp Mittendorfer, Prof. Gordon Cheng
Lehrstuhl für Kognitive Systeme (Prof. Gordon Cheng)
Technische Universität München
über Tel. 089 289 25723 (Wibke Borngesser)
E-Mail: philipp.mittendorfer@tum.de

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geothermie: Den Sommer im Winter ernten
18.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik