28. Dezember 2017 13:30

Messe in Hannover - Roboter mit Feingefühl auf der Research & Technology 2018

Roboter können den Menschen eintönige, beschwerliche oder gefährliche Arbeiten abnehmen. Längst ist ihr Einsatz in vielen Bereichen der Wirtschaft etabliert, wie in der industriellen Produktion, Wartung, Logistik oder Landwirtschaft. Ein intelligenter Roboter zeichnet sich dadurch aus, dass er seine Umgebung wahrnehmen und auf sie reagieren kann. So kann er komplexe Aufgaben ausführen, beispielsweise unbekannte Objekte greifen, dabei flexibel agieren und sicher mit dem Menschen interagieren.

Vom 23. bis 27. April zeigt die internationale Leitmesse Research & Technology für Forschung, Entwicklung und Technologietransfer, das KIT in Halle 2 am Stand B16 und was mit den kapazitiven taktilen Näherungssensoren (TNS) möglich ist. Darüber hinaus ist das KIT in Halle 27 (Energy) am Stand K51 sowie auf weiteren Themenständen vertreten.


Intelligente Roboter benötigen Sensoren, die ihnen Informationen über ihre Umgebung vermitteln. So wie ein Mensch verschiedene Sinne gleichzeitig nutzt und die einzelnen Wahrnehmungen im Gehirn zu einem Gesamtbild verknüpft, muss ein intelligenter Roboter über sogenannte multimodale Sensorik verschiedene physikalische Ereignisse simultan erfassen und auswerten können. Stationäre und mobile Roboter verfügen häufig über 2-D- oder 3-D-Kameras und Laserscanner, um ihr Umfeld optisch wahrzunehmen. Allerdings ist die Genauigkeit dieser optischen Systeme häufig durch ungünstige Lichtverhältnisse oder verdeckende Objekte beeinträchtigt. Forscher am Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR) – Intelligente Prozessautomation und Robotik (IPR) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben Sensoren entwickelt, welche die etablierten optischen Systeme ergänzen.

Die bisher an Armen und Greifern von Robotern eingesetzten ergänzenden Sensoren sind meist auf eine Funktion beschränkt: Sie detektieren entweder Bewegungen durch Annäherung eines Objekts oder Berührungen in Form von Druck. Hingegen vereinen die am KIT entwickelten "kapazitiven taktilen Näherungssensoren" (TNS) beide Funktionen: Sie erfassen sowohl Bewegungen als auch Berührungen – bei Bedarf auch beides gleichzeitig.

Ein einzelnes Sensormodul besteht aus drei Schichten: Eine flächige Bodenelektrode bildet die unterste Schicht. Die isolierende Zwischenschicht ist aus einem komprimierbaren Material gefertigt, beispielsweise aus Schaumstoff. Die oberste Schicht ist aus mehreren geometrischen, regelmäßig angeordneten Deckelelektroden zusammengesetzt. Je nach Anwendung lassen sich Zahl und Form der Deckelelektroden variieren. Die steuernde Elektronik lässt sich räumlich getrennt von den Sensormodulen verbauen. Einsetzen lassen sich die Sensormodule einzeln oder als Sensorsystem aus mehreren vernetzten Modulen.
Nähert sich ein Objekt dem Roboter, verändert sich das elektrische Feld, das den Sensor umgibt. Diese Information wird als Näherungsinformation ausgewertet. So detektiert der Sensor Bewegungen. Dagegen werden Berührungen, die zu einer mechanischen Komprimierung der Zwischenschicht führen, als Änderung der elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden erfasst.


"Die Deckelelektroden lassen sich beliebig zusammenfassen", erklärt Professor Björn Hein, Leiter der Gruppe Intelligente Industrieroboter (IIROB) am IAR-IPR des KIT. "So lässt sich je nach Situation ein passender Kompromiss zwischen der Reichweite und der Ortsauflösung des Sensors finden." Die Sensormodule lassen sich zu Sensorflächen in unterschiedlichen Größen vernetzen – von kleinen Flächen an Greifern bis hin zur großflächigen Roboterhaut.

Die Messe Hannover öffnet ihre Tore für die Research & Technology

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