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TU München: Der sensible Roboter

Ein Team der TU München hat ein von biologischen Vorbildern inspiriertes System aus künstlicher Haut und Steuerungsalgorithmen entwickelt. Dadurch konnte erstmals ein menschengroßer autonomer Roboter großflächig mit künstlicher Haut versehen werden.

Roboter H1, TU München, künstliche Haut Bildquelle: © Astrid Eckert / TUM

H-1 ist dank seiner sensiblen künstlichen Haut in der Lage, in engen Kontakt mit Menschen zu treten.

Sensible künstliche Haut erlaubt es Robotern, ihren Körper und ihre Umgebung zu fühlen, was insbesondere für den engen Kontakt mit Menschen entscheidend ist. Die von Prof. Gordon Cheng und seinem Team an der Technischen Universität München (TUM) entwickelte künstliche Haut setzt sich aus sechseckigen Zellen zusammen, die etwa die Größe einer Zwei-Euro-Münze haben. Jede ist mit einem Mikroprozessor und Sensoren ausgestattet, die Berührung, Beschleunigung, Annäherung und Temperatur messen. Durch solche künstliche Haut können Roboter ihre Umwelt viel detaillierter und feinfühliger wahrnehmen, was ihnen nicht nur dabei hilft, sich sicher zu bewegen, sondern auch dafür sorgt, dass die Maschinen sicherer im Umgang mit Menschen sind und Unfälle aktiv vermeiden können.

Das größte Hindernis bei der Entwicklung von Roboterhaut war bislang Rechenkapazität. Die menschliche Haut hat rund fünf Millionen Rezeptoren. Will man die Daten aus Sensoren in künstlicher Haut permanent auswerten, werden schnell Grenzen deutlich. Bisherige Systeme waren schon mit Daten aus einigen Hundert Sensoren ausgelastet. Um dieses Problem zu lösen, haben Gordon Cheng und sein Team einen NeuroEngineering-Ansatz gewählt. Sie überwachen Hautzellen nicht permanent, sondern nutzen ein sogenanntes ereignisbasiertes System, wodurch sich der Rechenaufwand um bis zu 90 % reduzieren lässt. Der Trick: Einzelne Zellen geben Informationen ihrer Sensoren nur weiter, wenn Messwerte sich ändern. Unser Nervensystem arbeitet ähnlich. Beispielsweise spüren wir einen Hut in dem Moment, in dem wir ihn aufsetzen, gewöhnen uns aber schnell an ihn. Da es keine Notwendigkeit gibt, den Hut permanent zu beachten, werden wir erst wieder auf ihn aufmerksam, wenn er uns vom Kopf weht. Unser Nervensystem kann sich dadurch auf neue Eindrücke konzentrieren, auf die der Körper reagieren muss.

© YouTube, TU München
Roboter werden durch künstliche Haut in die Lage versetzt, ihre Umwelt detailliert und feinfühlig wahrzunehmen - was ihnen zum einen dabei hilft, sich sicher zu bewegen, und zum anderen dafür sorgt, sicherer im Umgang mit Menschen zu werden. Ein aktuelles Beispiel stammt von der TU München.