Wahrnehmung: Eine Haut für Roboter
Wissenschaftler des Münchner Exzellenzclusters Cognition for Technical Systems(öffnet im neuen Fenster) (CoTeSys) entwickeln eine Haut für Roboter. Diese besteht aus sechseckigen Plättchen, in denen mehrere Sensoren stecken. Die Haut soll die Wahrnehmung von Robotern verbessern.
Die Haut ist für Lebewesen ein wichtiges Sinnesorgan: Die Nerven in der Haut liefern beispielsweise Informationen über Temperatur, Druck oder Berührungen. Sie ergänzt so andere Sinnesorgane und vermittelt Menschen und Tieren einen Eindruck ihrer Umgebung. Diesen Effekt wollen die Münchner Wissenschaftler um Philip Mittendorfer auf Roboter übertragen.
Infrarotsensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensor
Die Roboterhaut setzt sich zusammen aus sechseckigen Plättchen, die etwa 5 Quadratzentimeter groß sind. In jedem Plättchen steckt eine Platine, auf der vier Infrarotsensoren, sechs Temperatursensoren und ein Beschleunigungssensor angebracht sind. "Wir versuchen hier, besonders viele verschiedene Sinnesmodalitäten auf kleinsten Raum zu packen" , erklärt Mittendorfer. Die Platinen können um weitere Sensoren, etwa solche, die Druck wahrnehmen, erweitert werden.
Die Infrarotsensoren registrieren, wenn ein Gegenstand oder sich eine Person dem Roboter auf weniger als 1 cm nähert. "Das entspricht unserer Wahrnehmung, wenn wir mit der Hand vorsichtig über die feinen Härchen unserer Haut streichen" , sagt Mittendorfer. Damit werden demnach leichte Berührungen simuliert. Der Beschleunigungssensor ermöglicht es dem Roboter, die Bewegungen seiner Gliedmaßen, etwa eines Arms zu erfassen. So soll der Roboter lernen, welches Körperteil er gerade wie bewegt.
Wabenartiges System
Die Plättchen können wegen ihrer Form einfach zusammengesteckt werden. So entsteht ein wabenartiges System, das den Roboter bedeckt. Jedes Element dient dabei nicht nur als Sensoreinheit, sondern leitet auch die Daten der anderen Sensoren weiter an den Zentralrechner, der die Daten verarbeitet. Vorteil der Form: Da jedes Plättchen mit mehreren anderen verbunden ist, klappt die Datenübertragung auch dann noch, wenn eine Verbindung unterbrochen ist oder ein Element nicht funktioniert.
Vielversprechende Tests
Derzeit existiert erst ein kleiner Verbund, den die Wissenschaftler auf einem Roboterarm angebracht haben. Erste Tests zeigen aber, dass das System zu funktionieren scheint: Wird der Arm berührt oder angepustet, reagiert er auf diese Sinneseindrücke. "Wir werden die Haut schließen und einen Prototypen generieren, der völlig mit diesen Sensoren umschlossen ist und ganz neu mit seiner Umwelt interagieren kann" , sagt Gordon Cheng, der den Lehrstuhl für Kognitive Systeme an der TU München innehat, an dem Mittendorfer die Haut entwickelt. Herauskommen soll, so Cheng, "eine Maschine, die selbst im Dunkeln merkt, wenn man ihr auf den Rücken tippt" .
Sensoren ergänzen
Die Haut kann also die Sinnesorgane ergänzen, über die Roboter schon jetzt verfügen, also etwa Kameraaugen, Infrarotscanner und Greifhände. Das kann dazu führen, dass der Roboter zurückweicht, wenn er ein Objekt berührt, oder zumindest nachschaut, womit er gerade zusammengestoßen ist. Das kann die Sicherheit im Umgang mit Menschen deutlich erhöhen. Das ist nach wie vor ein heikles Thema.
Fernziel des Projektes ist es, dass Roboter eine Vorstellung von sich selbst und ihrer Form bekommen. Das würde bedeuten, dass die Roboter den Menschen ähnlicher werden.