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 IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga
23.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Plug & Play: Drei auf einen Streich
29.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise