Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Roboter schwärmen aus – Weiterentwicklung der Kommunikation fliegender Multi-Roboter-Systeme

22.08.2011
Mithilfe von Computersimulationen und Prototypen entwickeln Max-Planck-Forscher die Kommunikation der Roboter untereinander weiter

Wäre es nicht schön, wenn jeder Haushalt mit einem elektronischen Helfer ausgestattet wäre oder Roboter die Aufgaben erfüllen, die für Menschen lästig oder gefährlich sind? Was in Filmen wie „Der 200 Jahre Mann“ oder „I-Robot“ längst Alltag ist, steckt in der Realität noch in den Kinderschuhen.


Der Quadcopter ist ein kleiner, unbemannter Flugkörper, der an einen Hubschrauber erinnert. Es ist mit Sensoren ausgestattet, die fortlaufend seine Höhe und Beschleunigung messen. Mit Hilfe dieser Bewegungsdaten werden in der Bodenstation die Wahrnehmungen simuliert, die ein Pilot gespürt hätte, wenn er den Flug im Cockpit miterlebt hätte. Bild: Martin Breidt / Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Paolo Robuffo Giordano erforscht am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen die Grundlagen, die für diese Techniken nötig sind. Er und sein Team befassen sich vor allem mit fliegenden Multi-Roboter-Systemen, die von einem menschlichen Operator einen Befehl bekommen, den sie in der Praxis weitgehend autonom ausführen.

Paolo Robuffo Giordano ist Leiter der Arbeitsgruppe für Mensch-Roboter-Interaktionen in der Abteilung Wahrnehmung, Kognition und Handlung unter der Leitung von Heinrich Bülthoff am MPI für biologische Kybernetik. Sein Team experimentiert mit kleinen fliegenden Robotern, den Quadrokoptern, die die Wissenschaftler allgemein als UAVs – Unmanned Aerial Vehicles – bezeichnen. Die etwa 40 Zentimeter großen Quadrokopter werden in unterschiedlichen Formationen zu vier oder mehr Robotern zusammengestellt, die so programmiert sind, dass sie immer den gleichen Abstand zueinander einhalten. Gesteuert werden sie von einem menschlichen Befehlsgeber.

Lautet der Befehl „Vorwärts fliegen!“, fliegen die UAVs vorwärts, ist ein Hindernis im Weg, umfliegen sie dieses selbständig und behalten dabei die vorgegebene Formation bei. Durch ein Force Feedback-Steuergerät bekommt der Pilot Rückmeldung – visuell, akustisch oder fühlbar, je nach Programmierung: Ist ein Objekt im Weg, dem die UAVs ausweichen müssen, lässt sich der Steuerhebel solange, bis sie es umflogen haben, nur noch schwer in die entsprechende Richtung schieben. „Es ist so, als würde man tatsächlich gegen eine Wand fliegen“, erklärt Giordano. Über Kameras „sehen“ sich die Quadrokopter gegenseitig und regeln autonom ihre relative Positionierung zueinander. Über einen Monitor verfolgen die Wissenschaftler die Anordnung der einzelnen Flugobjekte. „Wir untersuchen die grundlegenden Aspekte dieser Themen, welche für mögliche künftige Anwendungen notwendig sind“, sagt der Wissenschaftler „die Entwicklung und Programmierung der Roboter ist hauptsächlich Mathematik. Daher sehen wir uns selbst als Ingenieure.“

Auch die Kommunikation der Roboter untereinander entwickeln die Forscher in Multi-Roboter-Systemen weiter. Dazu nutzen sie außer den UAVs auch Computersimulationen für ihre Experimente. Unter anderem werden große Formationen getestet, in denen die Roboter zwar keinen festen Abstand einhalten, aber immer mindestens einen anderen Roboter der Formation mit ihrem Kameraauge im Blick behalten müssen. Inspirationen für seine Forschungsarbeit holt sich Paolo Robuffo Giordano auch in der Natur. Die Schwarmintelligenz der Vögel ist in manchen Aspekten Vorbild für die Multi-Roboter-Systeme.

Die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung von Giordanos Team könnten in ganz unterschiedliche Anwendungsgebiete münden. Es ist etwa vorstellbar, eine Hand an den fliegenden Robotern zu montieren, um Objekte greifen und bewegen zu können. Ebenso ist eine Bestückung mit unterschiedlichen Sensoren denkbar, um verschiedene Umweltdaten effizient zu erfassen. „Diese Roboter könnten eine Erweiterung unserer eigenen Sinne sein“. Mit einer solchen Technik könnte man unbekannte oder eventuell gefährliche Gebiete, beispielsweise nach einem einem Erdbeben, absuchen, ohne Menschen dabei zu gefährden. Eine Anwendung in der Medizin bei der ein Schwarm winziger Nano-Roboter unter Aufsicht von Ärzten im menschlichen Körper Organe prüft, Gewebe bestimmt und sehr genau Medikamente an ihrem Zielort injiziert, kann sich Giordano für die Zukunft auch vorstellen.

Weitere Informationen über die Forschung:
http://www.kyb.tuebingen.mpg.de/de/forschung/abt/bu/hri/humanmulti-robots-interaction.html
Video Clips:
http://www.youtube.com/user/MPIRobotics
http://www.youtube.com/watch?v=HK8nkId5XnA
http://www.youtube.com/watch?v=QB5fTUF7E-4
http://www.youtube.com/watch?v=zqWqVEMFEZQ
http://www.youtube.com/watch?v=lYKvhTIddVY
http://www.youtube.com/watch?v=APnu3ydfOnY
Ansprechpartner:
Paolo Robuffo Giordano
Tel.: 07071 601-211
E-Mail: paolo.robuffo-giordanotuebingen.mpg.de
Stephanie Bertenbreiter / Janna Eberhardt (Presse- & Öffentlichkeitsarbeit)
Tel.: 07071 601- 472 / -444
E-Mail: presse@tuebingen.mpg.de
Das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik forscht an der Aufklärung von kognitiven Prozessen auf experimentellem, theoretischem und methodischem Gebiet. Es beschäftigt rund 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus über 40 Ländern und hat seinen Sitz auf dem Max-Planck-Campus in Tübingen. Das MPI für biologische Kybernetik ist eines der 80 Institute und Forschungseinrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Dagmar Sigurdardottier | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://tuebingen.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Vom Edge- bis zum Cloud-Datacenter - Rittal zeigt in Monaco innovative Lösungen für Datacenter
29.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise