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Aug 25, 2023

Technologie gibt Robotern Menschen

Elizabeth Montalbano | 30. August 2023 Ein wichtiges Ziel für Wissenschaftler, die Roboter entwickeln, besteht darin, ihnen einen Tastsinn zu verleihen, der dem des Menschen ähnelt, damit sie Objekte in einem Raum greifen und manipulieren können

Elizabeth Montalbano | 30. August 2023

Ein Hauptziel der Wissenschaftler, die Roboter entwickeln, besteht darin, ihnen einen Tastsinn zu verleihen, der dem des Menschen ähnelt, sodass sie Objekte auf eine Weise greifen und manipulieren können, die der Zusammensetzung der Objekte entspricht.

Forscher der Queen Mary University of London haben einen neuen kostengünstigen Sensor entwickelt, der Parameter direkt messen kann, die andere Sensoren oft nicht berücksichtigen, um eine höhere Messgenauigkeit zu erreichen, sagten sie.

Während andere Sensoren Interaktionskräfte über taktile Informationen schätzen, die von Kamerabildern erfasst werden, kann der L3 F-TOUCH-Sensor die Geometrie eines Objekts messen und die Kräfte bestimmen, die mit ihm interagieren. Dies verschafft ihm einen Vorteil und ebnet den Weg für eine menschenähnlichere sensorische Verbindung zwischen Roboterhänden oder -greifern und Objekten, mit denen sie interagieren, sagte Kaspar Althöfer, Professor an der Universität, der die Forschung leitete.

„Der L-3 F-TOUCH misst Interaktionskräfte direkt durch eine integrierte mechanische Aufhängungsstruktur mit einem Spiegelsystem und erreicht so eine höhere Messgenauigkeit und einen größeren Messbereich“, sagte er. „Der Sensor ist physikalisch so konzipiert, dass er Kraftmessungen von Geometrieinformationen entkoppelt. Daher ist die erfasste dreiachsige Kraft im Vergleich zu seinen Konkurrenten immun gegen Kontaktgeometrie.“

Der Sensor sei zudem leicht und kostengünstig und arbeite mit eingebetteter drahtloser Kommunikation, so dass er eine kostengünstige Option für die Nachrüstung bestehender Roboterhände und -greifer sein könne, fügte Althoefer hinzu.

Die menschliche Hand kann viele Dinge wahrnehmen, darunter Druck, Temperatur, Beschaffenheit und Schmerz. Außerdem kann sie erkennen, um welche Objekte es sich handelt und welche Größe, Form und andere Eigenschaften sie haben, indem sie sie einfach in die Hand nimmt und ergreift. Die meisten aktuellen Robotergreifer oder -hände können diese Dinge jedoch nicht annähernd so gut wie die echte Hand eines Menschen, da ihnen integrierte haptische Fähigkeiten fehlen, was die Handhabung von Objekten erschwert.

Wenn der aus Elastomer gefertigte L3 F-TOUCH-Sensor die Oberfläche von etwas berührt, sorgt eine kompakte Aufhängungsstruktur dafür, dass er sich bei Kontakt verschiebt. Dies geschieht, wenn sich das Elastomer, ein gummiartiges Material, verformt, um eine hochauflösende Kontaktgeometrie zu messen, die einer äußeren Kraft ausgesetzt ist.

Der Sensor nutzt die Erkennung eines speziellen Markers namens ARTag, um die Verschiebung des Elastomers zu verfolgen. Dadurch können die Forscher über einen Kalibrierungsprozess Kontaktkräfte entlang der drei Hauptachsen (x, y und z) messen und so eine direktere Interaktion mit einem Objekt ermöglichen, das eine Roboterhand greift, so die Forscher.

Das Team veröffentlichte einen Bericht über seine Arbeit in der Zeitschrift IEEE Robotics and Automation Letters.

Der Sensor könne den Weg für eine fortschrittlichere und zuverlässigere Robotik in der Zukunft ebnen, die besser in der Lage sei, Objekte zu handhaben und komplexe Manipulationsaufgaben durchzuführen, sagte Althoefer. Roboter, die mit diesen Geräten ausgestattet sind, können den Menschen, die mit diesen Maschinen arbeiten, auch ein größeres Sicherheitsgefühl vermitteln, da sie wissen, dass sie ein menschenähnlicheres Gespür dafür haben, wie sie ein Objekt in ihren Händen manipulieren.

Die Forscher planen, die künftige Arbeit an dem Gerät auf die Erweiterung seiner Fähigkeiten zu konzentrieren, um nicht nur die Kraft entlang der drei Hauptachsen, sondern auch Rotationskräfte wie Verdrehungen zu messen, die bei einer Aufgabe wie dem Anziehen von Schrauben auftreten können, und dabei präzise und kompakt zu bleiben.

„Diese Fortschritte können den Tastsinn für dynamischere und agilere Roboter bei Manipulationsaufgaben ermöglichen, sogar in Umgebungen der Mensch-Roboter-Interaktion, etwa bei der Patientenrehabilitation oder der körperlichen Unterstützung älterer Menschen“, sagte Althöfer.

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