Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Koordinierte mobile Manipulation - Feinmotorik für elektronische Butler und Industrieroboter

02.07.2009
Ob Kellnern oder meterlange Schweißnähte Ziehen: die koordinierte mobile Manipulation ist eine Grundvoraussetzung, um zukünftige Serviceroboter erfolgreich in Alltagsumgebungen einsetzen und den Arbeitsraum von Industrierobotern erheblich erweitern zu können.

Zum Öffnen einer Tür ist es zum Beispiel notwendig, mehrere über verschiedenen Rechner verteilte Regler präzise zu synchronisieren. Nur so kann die erforderliche Bahngenauigkeit erreicht und Schäden an Roboter und Einrichtung vermieden werden.

Sie balancieren ein Tablett mit zwölf Gläsern zwischen vollbesetzten Tischen in einem überfüllten Lokal. Mit der Zehenspitze wird die schwere Eingangstür aufgeschoben, wenn es zu den Sitzplätzen im Freien geht. Der Job eines Kellners erfordert Balance und eine gesunde Motorik. Ähnliche Aufgaben sollen in Zukunft auch von Robotern übernommen werden.

"Na ja, sicherlich nicht in überfüllten Bars und Kneipen! Aber auch im industriellen Umfeld und zu Hause gibt es Aufgaben, die exakt koordinierte Bewegungen erfordern", sagt Ulrich Reiser, Leiter des Care-O-bot®-3-Projekts am Fraunhofer IPA in Stuttgart.

Care-O-bot® 3, das ist die Vision eines Serviceroboters, einer Maschine, die uns zu Hause lästige oder beschwerliche Arbeiten abnehmen kann. Am Fraunhofer IPA beschäftigen sich Wissenschaftler mit diesem Thema bereits seit über zehn Jahren. Dabei geht es insbesondere um die Übernahme unbeliebter, eintöniger und beschwerlicher Tätigkeiten. "Der heruntergefallene Schlüsselbund, das Ausräumen der Spülmaschine oder das Servieren eines Getränks, das sind die Aufgaben, auf die wir uns derzeit konzentrieren", erklärt Reiser.

Was zunächst trivial klingt, stellt für einen Roboter mitunter eine nicht unerhebliche Herausforderung dar. Müssen doch für das Öffnen der Spülmaschine oder einer Tür die Bewegungen von Hand, Arm und Fahrwerk präzise koordiniert werden, um weder Roboter noch Einrichtung zu beschädigen. Während der Arm des Menschen mit Muskeln und Sehnen vergleichsweise nachgiebig ist, haben die präzisen Roboterbewegungen nicht so viel "Spiel". Schon bei kleinen Ungenauigkeiten wie etwa einer verklemmten Küchenschublade können in den meist metallenen Roboterarmen durch Verspannungen hohe Kräfte auftreten. Beim Care- O-bot® 3 sind es 27 Motoren, die synchron angesteuert werden müssen, um diese Probleme zu vermeiden.

Nachdem Care-O-bot® 3 seine Fähigkeit als interaktiver Butler bereits unter Beweis gestellt hat, haben sich die Forscher des Fraunhofer IPA in den letzten Monaten diesem Problem der synchronen mobilen Manipulation am Beispiel einer koordinierten Türdurchfahrt gewidmet. Dabei sind diese Arbeiten nicht nur für den Serviceroboter-Einsatz im häuslichen Umfeld relevant. "Im Wesentlichen geht es um eine praktisch unbegrenzte Erweiterung des Arbeitsraums von Industrierobotern", erklärt Alexander Bubeck, der am Fraunhofer IPA für das Thema der mobilen Manipulation zuständig ist. "Stellen Sie sich vor, Sie wollen Brückenteile oder Elemente von Windkraftanlagen verschweißen. Dann stoßen Sie mit herkömmlichen Robotern sehr schnell an Grenzen. Die Roboterarme haben eben nur eine gewisse Reichweite. Kann man Arm und mobile Basis synchron bewegen, sind prinzipiell dutzende Meter lange, präzise Schweißnähte möglich."

Dazu haben die Wissenschaftler ein echtzeitfähiges Kommunikationsnetz zwischen mehreren verteilten Reglern realisiert. Im Millisekunden-Takt senden sich die Rechner Zustandsinformationen zu, gleichen ihre gegenwärtigen Berechnungen miteinander ab und synchronisieren so die Bewegungen des gesamten Systems. Ermöglicht wird das durch den Einsatz spezieller, echtzeitfähiger Betriebssysteme und Kommunikationsroutinen. Zusätzlich erfassen eigens entwickelte Algorithmen mögliche Abweichungen, sagen deren zeitliche Entwicklung voraus und leiten notwendige Gegenmaßnahmen ein. So werden äußerst präzise Bewegungen möglich.

Die Ergebnisse dieser Entwicklungen kann man in Kürze in Stuttgart begutachten. Vom 1. bis 3. Juli öffnet das Fraunhofer IPA anlässlich seines 50-jährigen Bestehens die Pforten und präsentiert auf dem Institutsgelände die neuesten Forschungsergebnisse aus den unterschiedlichen Bereichen der Automatisierung und Produktionstechnik. Dabei wird auch Care-O-bot® 3 seine Fähigkeiten als aufmerksamer Buttler unter Beweis stellen. In einer Modellwohnung wird er Getränke an die Besucher ausschenken und sich dabei frei in mehreren Räumen bewegen.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Ulrich Reiser
Telefon: +49 711 970-1330 I ulrich.reiser@ipa.fraunhofer.de
Dipl.-Ing. Alexander Bubeck
Telefon: +49 711 970-1314 I alexander.bubeck@ipa.fraunhofer.de

Hubert Grosser | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/index.php?id=17

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten