Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboterarme kinderleicht steuern

11.05.2011
Man bewegt den Arm – und der Roboter führt die Bewegung nach. Diese intuitive Bedienung ist nun dank eines neuen Eingabegeräts möglich und soll künftig die Steuerung von Industrierobotern erleichtern. Doch damit nicht genug: Das Sensorsystem kann auch dabei helfen, aktive Prothesen zu regeln. Zu sehen ist es auf der Messe Sensor+Test vom 7. bis 9. Juni in Nürnberg.

Einen Ball zu fangen, dürfte für die meisten Menschen kein Problem sein. Einen Roboterarm mit einem daran befestigten Fangkorb einen Ball fangen zu lassen, ist dagegen ziemlich knifflig. Wie knifflig das sein kann – oder ob vielleicht doch einfacher als gedacht geht – das können die Besucher auf der Messe Sensor+Test in Nürnberg herausfinden.


Der Roboterarm lässt sich über ein Eingabegerät lenken. Bewegt sich die Hand mit dem Gerät, so ahmt der Roboter die Bewegung nach. (© Fraunhofer IPA)

Auf dem Fraunhofer-Stand 202 in Halle 12 zeigen die Forscher einen Industrieroboterarm mit sechs Gelenken, an dessen Ende sich der Fangkorb befindet. Die Besucher lenken den Arm über ein Eingabegerät, das sie in der Hand halten: Bewegen sie ihre Hand mit dem Gerät, ahmt der Roboter die Bewegung nach. »In dem Eingabegerät befinden sich verschiedene Bewegungssensoren, auch Inertialsensoren genannt«, sagt Bernhard Kleiner, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart. Die mikroelektromechanischen Systeme an sich sind kostengünstig. Die Entwicklungsarbeit der Wissenschaftler liegt in dem Zusammenspiel dieser Sensoren. »Wir haben spezielle Algorithmen entwickelt: Sie fusionieren die Daten der einzelnen Sensoren und ermitteln daraus ein Bewegungsmuster. Wir können also Bewegungen frei im Raum detektieren«, fasst Kleiner zusammen.

Was auf der Messe zunächst wie Spielerei aussieht, bietet zahlreiche Vorteile in der industriellen Fertigung und bei logistischen Prozessen. So könnte das System beispielsweise die Programmierung von Industrierobotern vereinfachen. Bisher nutzt man ein Lasertrackingsystem, bei dem der Mitarbeiter die Bewegung mit einen Stab vormacht, auf dem sich ein weißer Markierungspunkt befindet. Ein Laserstrahl wird an diesem Punkt reflektiert und die Bewegung anhand des reflektierten Lichts dokumentiert. Das System einzurichten und zu kalibrieren ist jedoch sehr zeitaufwändig. Mit dem neuen Eingabegerät soll diese Vorbereitung künftig entfallen – der Mitarbeiter nimmt sich einfach das Gerät und zeigt dem Roboter, was er machen soll.

Auch in der Medizin gibt es zahlreiche Anwendungen für das System. Ein Beispiel ist die Ganganalyse. Bisher filmen Kameras den Patienten, der mehrfach eine bestimmte Strecke auf und ab geht und dokumentieren den Gang exakt. Die Aufnahmen verraten den Ärzten etwa, wie die Gelenke während des Gehens stehen oder ob sich eine Fehlstellung des Knies durch Therapien wie Krankengymnastik gebessert hat. Die Kamerainstallation ist jedoch aufwändig, zudem ist der Patient an eine feste Laufstrecke gebunden. Das neue Sensorsystem könnte dieses Prozedere künftig vereinfachen: Am Oberschenkel des Kranken befestigt, misst es die Bewegungsabläufe und Gangmuster – ohne den Patienten an eine feste Laufstrecke zu binden. »Mit dem inertialen Sensorsystem erfolgt die Ganganalyse referenzlos, ein aufwändiges Kamerasystem ist nicht notwendig«, erläutert Kleiner. In einem weiteren Projekt arbeiten die Forscher bereits daran, die Gangmuster des Patienten mit solchen zu vergleichen, die bei Krankheiten wie Parkinson auftreten.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel aus der Medizin ist die Steuerung aktiver Prothesen, in denen sich mehrere kleine Aktuatoren befinden. Bewegt sich der Patient, bewegt sich auch die Prothese entsprechend – so kann eine Beinprothese beim Gehen den Fuß abrollen. Der Sensor könnte auch hier, am Oberschenkel des Patienten befestigt, die Bewegung analysieren und so dabei helfen, die Motoren der Prothese zu regeln. Momentan arbeiten die Forscher daran, das inertiale Sensorsystem mit einem Elektromyographie-Sensor zu kombinieren, kurz EMG-Sensor. Das Prinzip der Elektromyographie: Spannt sich ein Muskel an, entsteht eine elektrische Spannung, die der Sensor über eine Elektrode misst. Legt man den Sensor auf den Muskel des Patienten, der etwa den Fuß hochheben würde, registriert der Sensor, wenn der Patient diesen Muskel anspannt – der Prothesenfuß hebt sich. Zwar gibt es solche EMG-Sensoren bereits, sie sind jedoch schwer zu platzieren. »Während übliche EMG-Sensoren aus einer einzigen Elektrode bestehen, die exakt auf dem Muskel angebracht werden muss, besteht unser System aus vielen kleinen Elektroden, die auf einer Fläche angebracht sind. So können wir Muskelbewegungen sehr viel zuverlässiger wahrnehmen«, sagt Kleiner.

Bernhard Kleiner | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/17/roboterarm.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht IHP präsentiert sich auf der productronica 2017
17.11.2017 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

nachricht Rittal auf der Messe "Meer Kontakte": IT sicher und platzsparend an Bord
08.11.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte