Münchner Forscher entwickeln sensible Haut für Roboter

Ingenieur Philipp Mittendorfer von der TU München mit dem Roboter Bioloid, der mit 31 Sensormodulen ausgerüstet ist. Sie messen – ähnlich wie die menschliche Haut – Temperatur, Berührung und Beschleunigung (Bild Andreas Heddergott/TU München).

Forscher des Exzellenzclusters CoTeSys an der TU München haben kleine sechseckige Plättchen entwickelt, die miteinander verbunden eine sensible Haut für intelligente Maschinen bilden. Sie soll Robotern helfen, sich besser in ihrer Umgebung zurechtzufinden. Außerdem wird sie ihnen erstmals erlauben, eine Vorstellung von sich selbst zu bekommen. Bisher wurde ein Roboterarm mit den Sensoren bestückt und bewiesen, dass das Konzept funktioniert.

Herzstück der neuen Roboterhülle ist ein gut fünf Quadratzentimeter großes, sechseckiges Plättchen. Auf der Platine stecken vier Infrarot-Sensoren, die alles registrieren, was einen Abstand von einem Zentimeter unterschreitet. „Wir simulieren damit leichte Berührungen. Das entspricht unserer Wahrnehmung, wenn wir mit der Hand vorsichtig über die feinen Härchen unserer Haut streichen“, sagt Philip Mittendorfer, der als Wissenschaftler am Institut für Kognitive Systeme der TUM die Kunsthaut entwickelt.

Hinzu kommen sechs Temperatursensoren sowie ein Beschleunigungssensor. Dieser erlaubt es der Maschine, die Bewegungen einzelner Glieder, beispielsweise eines Arms, genau zu registrieren und damit auch zu lernen, welche Körperteile sie gerade selber bewegt. Außerdem sind die Platinen später leicht um weitere Sensoren zu erweitern.

Kombiniert ergeben die Plättchen ein bienenwabenartiges, flächiges Gebilde, das den Roboter vollständig überziehen wird. Damit die Maschine etwas „merkt“, müssen die Signale der Sensoren in einem Zentralrechner verarbeitet werden. Dazu leitet jedes Sensormodul nicht nur eigene, sondern als Knotenpunkt auch Daten anderer Sensorelemente durch. Dies sorgt dafür, dass Signale alternative Wege zur Verfügung stehen, wenn eine Verbindung unterbrochen werden sollte.

Die Kunsthaut für Roboter soll taktile Informationen liefern und so die Wahrnehmung über Kameraaugen, Infrarotscanner und Greifhände ergänzen. Wie bei der menschlichen Haut könnte zum Beispiel die Art, wie die Kunsthaut berührt wird, zu einem spontanen Zurückweichen führen – etwa, wenn der Roboter an einen Gegenstand stößt – oder auch dazu, dass die Maschine erst einmal mit ihren Kameraaugen nach der Ursache der Berührung forscht.

Solch abgestuftes Verhalten ist besonders wichtig, wenn Roboter als Helfer des Menschen in Umgebungen unterwegs sind, die sich ständig verändern. Aus Sicht eines Roboter erfüllt bereits eine normale Wohnung dieses Kriterium, da in ihr ständig Gegenstände ihren Platz wechseln und sich Menschen und Haustiere bewegen. „Im Gegensatz zu den taktilen Informationen, die die Haut liefert, ist der Sehsinn eingeschränkt, denn Objekte können verdeckt werden“, so Mittendorfer.

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