Robotersteuerungen der nächsten Generation

Sind Roboter nur „dumme“ Helfer? Ein Blick in moderne Fertigungsstätten legt noch immer diese Vermutung nahe. Das Institut für Robotik und Prozessinformatik der Technischen Universität Braunschweig entwickelt Steuerungsarchitekturen für Roboter, die mehr können: Sie sind flexibel, können diverse „Sinneseindrücke“ gleichzeitig verarbeiten und sogar Fehler ausgleichen. Was das bedeutet, zeigt ein Jenga spielender Roboter.

Auch für Menschen ist Jenga eine echte Herausforderung, die Taktik, Geschicklichkeit und geschärfte Sinneswahrnehmung gleichzeitig verlangt. Die Aufgabe besteht darin, aus einem Turm von Holzquadern einen losen zu finden, diesen herauszudrücken, zu greifen und als letztes wieder oben auf dem Turm abzulegen.

An Stelle eines Tastsinnes verfügt der Roboter über einen an der „Hand“ montierten Kraft-/Momentensensor. Ein Abstandssensor und zwei Kamerasysteme ersetzen das Augenpaar. Indem er diese verschiedenen Sensoren in der Arbeitszelle integriert, kann der Roboter sogar auf Fehler in der realen Welt „intelligent“ reagieren.

Um Roboter wie diesen zu bauen, wurde am Institut eine ganz neue Steuerungsarchitektur entwickelt. Sie macht es möglich, beliebige Sensoren und Regler in die Steuerung zu integrieren, ohne deren Kern und das Anwenderinterface zu verändern. So können intuitiv Roboter programmiert werden, die außer Jenga auch noch ganz andere Geschicklichkeitsaufgaben meistern können. Genau so einfach, wie heute ein USB-Gerät an einem PC auszutauschen ist, kann man hier einen weiteren Sensor und/oder Regler hinzufügen bzw. entfernen. Sämtliche Prozesse in diesem verteilten System kommunizieren über eine einheitliche Schnittstelle, die von der ebenfalls am Institut entwickelten echtzeitfähigen Middleware MiRPA (Middleware for Robotic and Process Control Applications) bereitgestellt wird. Je nach Anforderung bilden ein oder mehrere PCs (Skalierbarkeit) die Hardwaregrundlage. Sie sind über eine Anpassbaugruppe direkt mit der Leistungselektronik der Gelenkantriebe verbunden. In diesem Exponat werden beispielhaft drei PCs eingesetzt, die über eine Anpassbaugruppe mit einem Standardindustrieroboter verbunden sind.

Zu sehen auf der Hannover Messe vom 11. bis 15. April 2005 Halle 2, Stand A10