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Follow Me: Forscher der Jacobs University steuern Unterwasser-Roboter erstmals durch Zeichensprache

24.11.2015

Normalerweise werden Unterwasser-Roboter über lange Kabel von Booten oder von Land aus gesteuert. Forschern der Jacobs University in Bremen ist nun ein Durchbruch in der Mensch-Maschine-Kommunikation gelungen: Erstmals konnten sie einen Unterwasser-Roboter mit Hilfe von Gesten navigieren. Eine spezielle Kamera half dabei, die Zeichensprache in Befehle umzusetzen. Die Feldtests fanden im Rahmen des EU-geförderten Projektes CADDY „Cognitive Autonomous Diving buddy“ statt.

Archäologische Untersuchungen im Ozean und vergleichbare komplexe Forschungsprojekte unter Wasser sind auf die Unterstützung von Robotern angewiesen, um in oftmals unwegsamem Gelände arbeiten zu können.


Image courtesy of CADDY: http://www.caddy-fp7.eu/web/35_-1_69_-1_-1_-1_albumi_galerija.aspx

Wie die Zusammenarbeit zwischen menschlichen Tauchern und Robotern möglichst reibungslos und effektiv ablaufen kann, ist Gegenstand des EU-Projekts CADDY, an dem Andreas Birk, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Jacobs University, mit seinem Team maßgeblich beteiligt ist.

Bislang mussten Roboter mit Kabeln verbunden werden, damit sie entsprechende Signale mit Befehlen entgegen nehmen und darauf reagieren können. Die Forscher um Andreas Birk wollen dies jetzt ändern. Hierfür haben sie ein spezielles 3D-Wahrnehmungssystem entwickelt und nun erfolgreich getestet.

Der Unterwasser-Roboter Artu vom italienischen Projektpartner Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) wurde vom Jacobs Team mit einer Stereokamera mit eigener Verarbeitungs- und Auswertungseinheit ausgestattet, die ihm ermöglicht, die Zeichensprache des menschlichen Tauchers zu verstehen und umzusetzen.

Um trotz der für Mensch und Technik schwierigen Gegebenheiten den Taucher sowie insbesondere seine Hände erfassen und erkennen zu können, ist das 3D-System des Roboters mit robusten low-level Softwarekomponenten ausgestattet, die in Echtzeit die Bilder verarbeiten und die relevanten Körperteile erkennen und verfolgen.

Damit der Roboter die Anordnung der Hände bei der Zeichensprache interpretieren kann, hat die Jacobs Robotics Group weiterhin spezielle high-level Softwarekomponenten entwickelt, die aus der Anordnung der Finger, Hände und Arme einzelne Zeichen wie auch längere Sequenzen von Kommandos erkennen.

So kann ein Taucher dem Roboter zum Beispiel signalisieren, dass er ein Foto eines Objekts anfertigen, ihm folgen oder auftauchen soll. Auch komplexere Anweisungen sind möglich wie etwa der Befehl, eine Karte über eine bestimmte Fläche zu erstellen.

Eine große Herausforderung für die Forschung sind die Sichtverhältnisse unter Wasser. Die verwendeten Algorithmen müssen sehr robust sein, das bedeutet, sie müssen auch noch mit qualitativ minderwertig und teilweise fehlerhaften Daten funktionieren. Gleichzeitig ist eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erforderlich, um die Interpretation der Gesten in Echtzeit zu ermöglichen.

„Die Feldversuche in Biograd waren sehr erfolgreich“, so Andreas Birk, „wir sind sehr stolz, dass unser System zur Erkennung von Taucher-Gesten die ersten Tests unter realen Bedingungen so gut bestanden hat. Das öffnet komplett neue Wege für die Unterwasser-Robotik.“

Weitere Informationen:
http://www.jacobs-university.de

Weitere Partner im EU-Projekt CADDY:
University of Zagreb – Faculty of Electrical Engineering, Croatia (project coordinator)
Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italy
Instituto Superior Technico, Portugal
Jacobs University, Germany
University of Vienna, Austria,
University Of Newcastle Upon Tyne, UK
Divers Alert Network Europe Foundation – DAN Europe, Malta.

Über die Jacobs University:
Die Jacobs University ist eine private, unabhängige, englischsprachige Universität in Bremen. Hier studieren junge Menschen aus der ganzen Welt in Bachelor-, Master- und PhD-Programmen. Internationalität und Transdisziplinarität sind die besonderen Kennzeichen der Jacobs University: Forschung und Lehre folgen nicht einem einzigen Lösungsweg, sie gehen Fragestellungen aus der Perspektive verschiedener Disziplinen an. Dieses Prinzip macht Jacobs Absolventen zu begehrten Nachwuchskräften, die erfolgreich internationale Karrierewege einschlagen.

Fragen beantwortet:
Andreas Birk | Professor of Electrical Engineering & Computer Science
a.birk@jacobs-university.de | Telefon: +49-421-200-3113

Kontakt:
Kristina Logemann | Brand Management, Marketing & Communications
k.logemann@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200- 4454

Kristina Logemann | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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