Roboter mit Fingerspitzengefühl

Eine Geschirrspülmaschine ausräumen – ist für Menschen kinderleicht, für einen Roboter hingegen ein hochkomplizierter Vorgang. In Karlsruhe arbeiten Forscher an einem ehrgeizigen Projekt: die Entwicklung eines selbstständig handelnden Roboters. Experten aus verschiedenen Spezialgebieten wollen der Menschmaschine Armar III Sehen, Hören und Tasten beibringen. Aufgabe der Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Informations- und Datenverarbeitung IITB in Karlsruhe ist es, dem Roboter Fingerspitzengefühl zu verleihen.

Schlupfsensor entwickelt

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„Das sichere Aufnehmen glatter, empfindlicher Objekte wie zum Beispiel einem Glas ist eine Standardaufgabe im Haushalt, stellt aber für einen Roboter eine große Herausforderung dar“, erläutert Helge-Björn Kuntze vom IITB. Einerseits muss der Greifer fest genug zupacken, damit der Gegenstand nicht durchrutscht, andererseits darf die Roboterhand nicht zu viel Druck ausüben, denn sonst zerbricht das Glas. „Um das zu leisten, werden neben optischen, akustischen und Kraft messenden Sensoren auch Sensoren benötigt, die – ähnlich wie die menschliche Haut – den ‚Schlupf‘ messen können – also das Rutschen zwischen Roboterhand und den Gegenständen“, erläutert Kuntze. Wissenschaftler des IITB haben einen solchen optischen „Schlupfsensor“ entwickelt und patentieren lassen.

Ziel des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs SFB 588 – an dem neben dem IITB auch die Universität Karlsruhe und das Forschungszentrum Informatik und das Forschungszentrum Karlsruhe beteiligt sind – ist es, Konzepte, Methoden und mechatronische Komponenten für einen humanoiden Roboter zu entwickeln, der seinen Arbeitsbereich mit dem Menschen teilt.

Ein Labor für Mensch-Roboter-Interaktion

Doch sind solche Serviceroboter auch sicher? Wie müssen sie konstruiert sein, welche Sensoren benötigen sie, damit sie nicht versehentlich einen Menschen verletzen? Welche Anforderungen müssen die Geräte erfüllen, bevor sie zugelassen werden können? Diese und weitere Fragen untersuchen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg in dem erst kürzlich aufgebauten „Labor für Mensch-Roboter-Interaktion“. Das Problem: Bislang fehlen eindeutige Sicherheitsvorschriften und Normen.

„Für typische Szenarien, wie etwa das Durchfahren von schmalen Gängen und Türen oder der Einsatz eines Roboterarms in der direkten Umgebung des Menschen, gibt es noch keine detaillierten Sicherheitsvorschriften beziehungsweise Auslegungshinweise“, berichtet Dr. Norbert Elkmann, Leiter Geschäftsfeld Robotersysteme am IFF. Gemeinsam mit Berufsgenossenschaften, TÜV, Roboterherstellern und weiteren Institutionen arbeiten Forscher des IFF nun daran, typische Serviceroboteranwendungen hinsichtlich sicherheitstechnischer Fragestellungen zu evaluieren.

“Wenn Serviceroboter nicht sicher sind, sind alle Anstrengungen bezüglich der Entwicklung von Robotern zu einem marktfähigen Produkt nicht zielgerichtet“, betont Elkmann. „Deshalb untersuchen wir das Einsatzverhalten mobiler Roboter in Alltagssituationen beim Zusammenarbeiten mit Menschen. Wir können die auf den Menschen wirkende Kräfte und Energien exakt bestimmen, evaluieren Technik für sichere Mensch-Roboter-Interaktionssysteme und entwickeln Sensoren zur erweiterten Umweltwahrnehmung der Roboter“, nennt Elkmann einige Arbeitsschwerpunkte. Das Labor stößt in der Community auf großes Interesse, auch Anfragen aus anderen Branchen sind an die Wissenschaftler herangetragen worden.

Stand: 02.10.2008