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 Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie