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 Lemgoer Forscher entwickeln Intelligente Assistenzsysteme für mobile Anwendungen in der Industrie
25.07.2017 | Hochschule Ostwestfalen-Lippe

nachricht Neue Anwendungsszenarien für Industrie 4.0 entwickelt
25.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie