Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ImRoNet

05.06.2008
Internetbasierte multimediale/multimodale Nutzerschnittstellen zur Teleoperation von Robotern

Ziel des Forschungsvorhabens ImRoNet ist es, internetbasierte multimediale/multimodale Nutzerschnittstellen zur Teleoperation von Robotern zu erforschen und neue Verfahren und Komponenten zur Gestaltung der intuitiven Bedienung von Robotern in typischen Einsatz­umgebungen zu konzipieren und experimentell zu validieren.

Damit die Teleoperation intuitiv und effektiv durchgeführt werden kann, sollen die Daten unterschiedlichster Sensorsysteme des Roboters multimedial so aufbereitet werden, dass der Bediener sie intuitiv interpretieren und darauf reagieren kann. Die Anwendungen für solche teleoperativen Systeme sind die Überwachung und Steuerung von technischen Anlagen, Bauwerken, Gebäuden und Umgebungen.

Im Rahmen von ImRoNet werden am Fraunhofer IPA neue Verfahren für die Datenübertragung, insbesondere die Anbindung der Industriestandards ADS und OPC/UA zur Steuerung mobiler Roboter, zur Umgebungsmodellierung und zur teilautonomen, multimodalen Steuerung teleoperierter Roboter, entwickelt. Diese Schlüsselkomponenten werden nachfolgend im Detail beschrieben:

... mehr zu:
»Kollision »Roboter »Teleoperation

ADS-Anbindung der Roboterhardware

Für die zeitnahe Übertragung multimedialer und multi­modaler Inhalte sowie für die Ansteuerung und das Auslesen von Aktoren und Sensoren ist eine effiziente Anbindung der Roboterhardware an den entsprechenden Steuerrechner notwendig. Das ADS-Protokoll ist ein industriell erprobtes Produkt, das auf Durchsatz und Determinismus optimiert ist und somit minimale Zyklus- und Reaktionszeiten des Roboters ermöglicht. Für ImRoNet wurde deshalb eine Robotersteuerung auf Basis von ADS umgesetzt.

Steuerung mobiler Roboter über OPC

OPC/UA ist ein herstellerunabhängiger Standard zum Austausch von Daten zwischen unterschiedlichen Softwarekomponenten. OPC/UA bietet eine Basis für eine effiziente Datenübertragung, welche nicht echtzeitfähig oder deterministisch vorliegen müssen. Insbesondere werden Mechanismen für den sicheren Datenaustausch über das Internet bereitgestellt. Durch die Erweite­rung der Robotersteuerung um eine OPC/UA-Schnittstelle wurde die Anbin­dung der Steuerung an die industrielle Automatisierungstechnik ermöglicht.

Umgebungsmodellierung

Sollen mobile Roboter Manipulationsaufgaben übernehmen, ist eine exakte Kenntnis der jeweiligen Umgebung Voraussetzung. Nur so können potentielle Kollision­en des Roboters mit Objekten oder Personen frühzeitig erkannt und vermieden werden. Im Rahmen von ImRoNet beschäftigt sich das Fraunhofer IPA mit der automatischen Generierung solcher Umgebungskarten. Im Vordergrund steht dabei nicht das Erlernen großflächiger Gebiete, welches komplexe Algorithmen benötigt und immense Anforderungen an die Rechenleistung der verwendeten Systeme stellt, sondern die Detaillierung und Ausgestaltung bereits teilweise bekannter Regionen. Unter Ausnutzung der Synergien bestehender Verfahren zur Navigation und neuartiger 3-D-Sensoren können effizient dynamische Modelle der näheren Umgebung erstellt werden. Diese exakten, dynamischen Modelle bieten die Grundlage für die sichere Bewältigung von Manipulationsaufgaben.

Benutzerschnittstelle mit Augmented Reality und haptischem Feedback

Zur Unterstützung des Benutzers während der tele­operierten Manipulation wird in ImRoNet eine multimodale Benutzerschnittstelle realisiert. Diese beinhaltet sowohl die vom Roboter übertragenen Kamerabilder als auch eine überlagerte Visualisierung relevanter Objekte und Hindernisse in der Umgebung des Roboters. Mittels haptischem Feedback, z. B. über einen Force-Feedback-Joystick werden Kollisionen vermieden sowie Manipulationsvorgänge vereinfacht, z. B. indem vor der Durchführung des eigentlichen Manipulationsvorgangs in einer Simulationsumgebung der Endeffektor des Roboters automatisch an das zu manipulierende Objekt herangeführt und dadurch der Zielpunkt für den nachfolgenden Greifvorgang definiert wird.

Kollisionsfreie Manipulation

Nach der Vorgabe einer Greifposition muss der Manipulator die entsprechende Konfiguration einnehmen. Da sich in der Umgebung des Roboters Personen aufhalten können, sind neben einer exakten Kinematik und Gelenkwinkelregelung eine dynamische Kollisionsvermeidung und eine damit verbundene Echtzeit-Überwachung des Arbeitsraums erforderlich. Die Kollisionsüber­wachung schließt sowohl Eigenkollisionen des Roboters als auch Kollisionen mit der Umgebung aus. Der Kollisionserkennungsalgorithmus ist mit einem Bahnplanungsverfahren gekoppelt, das ausgehend von der aktuellen Roboterkonfiguration einen kollisionsfreien Pfad zur Zielkonfiguration errechnet und verfolgt.

Weitere Informationen zu ImRoNet finden Sie auf dem Serviceroboterstand der Automatica in Halle B3 Stand 339.

Das Projekt ImRoNet wird mit Mitteln des Bundesminis­teriums für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen 01MR06002 gefördert.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Birgit Graf
Telefon: +49(0)711/970-1910, E-Mail: birgit.graf@ipa.fraunhofer.de

Hubert Grosser | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/
http://www.imronet.de

Weitere Berichte zu: Kollision Roboter Teleoperation

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht OLED auf hauchdünnem Edelstahl
21.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

nachricht Die Chancen der Digitalisierung für das Betriebliche Gesundheitsmanagement: vitaliberty auf der Zukunft Personal 2017
19.09.2017 | vitaliberty GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften