Team entwickelt erstes autonomes humanoides Robotersystem mit vollständiger künstlicher Haut

Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat das erste autonome humanoiden Robotersystem mit vollständiger künstlicher Haut entwickelt. Sie konnten ein System erstellen, das künstliche Haut mit Steuerungsalgorithmen kombiniert. Diese neue Technologie wird es Robotern ermöglichen, ihren eigenen Körper und ihre Umgebung wahrzunehmen, was wichtig sein wird, wenn sie unweigerlich in der Nähe von Menschen eingesetzt werden.

Wenn ein Roboter durch die Verwendung von Sensoren besser seine Umgebung navigieren kann, wird er viel sicherer in der Nähe von Menschen sein. Eine der Dinge, die sie tun können, ist, unerwünschten Kontakt und Unfälle zu vermeiden.

Das Team, das für die neue Technologie verantwortlich ist, umfasst Prof. Gordon Cheng. Die entwickelte Haut besteht aus hexagonalen Zellen, die etwa einen Zoll im Durchmesser haben. Jede der hexagonalen Zellen besteht aus einem Mikroprozessor und Sensoren, die Kontakt, Beschleunigung, Nähe und Temperatur erkennen.

Die tatsächlichen Hautzellen sind nicht neu; sie wurden vor 10 Jahren von einem Professor für Kognitive Systeme an der TUM, Gordon Cheng, entwickelt. Diese neuen Entwicklungen durch das Team an der TUM haben das volle Potenzial freigeschaltet.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Proceedings of the IEEE veröffentlicht.

Das Problem der Rechenleistung

Eines der größten Probleme bei der Entwicklung von künstlicher Haut ist die Rechenleistung. Da die menschliche Haut etwa 5 Millionen Rezeptoren hat, war es eine Herausforderung, sie in Robotern nachzubilden. Die ständige Verarbeitung von Daten durch die Verwendung von Sensoren kann Systeme überlasten.

Das Team an der TUM entschied sich, die Haut nicht ständig zu überwachen. Stattdessen konzentrierten sie sich auf Ereignisse, um den Bedarf an massiver Rechenleistung um bis zu 90% zu reduzieren. In der neu entwickelten künstlichen Haut übermitteln einzelne Zellen Informationen nur, wenn sich Werte ändern. Dies bedeutet, dass es eine starke Abhängigkeit von den Sensoren gibt, um irgendeine Art von Empfindung zu erkennen, die den Prozess auslösen wird.

Kritisch für die Mensch-Roboter-Interaktion

Diese neue Technik von Prof. Cheng und seinem Team hilft, die Sicherheit der Maschinen zu erhöhen. Sie sind jetzt die ersten, die künstliche Haut auf ein humanoides Robotersystem anwenden, das nicht von externer Berechnung abhängig ist.

Der Roboter, den sie für die künstliche Haut verwendet haben, heißt H-1-Roboter und hat 1.260 Zellen und mehr als 13.000 Sensoren. Die Sensoren und Zellen sind am Oberkörper, an den Armen, Beinen und an den Sohlen der Füße angebracht. Durch diese Anordnung kann der Roboter seinen gesamten Körper von oben bis unten wahrnehmen. Der H-1-Roboter kann sich auf unebenen Oberflächen bewegen und auf einem Bein balancieren.

Der H-1-Roboter ist in der Lage, einen Menschen sicher zu umarmen, was eine großartige Leistung ist. Diese Maschinen haben so viel Kraft, dass sie extrem gefährlich sein und Menschen bei engem Kontakt verletzen können. Der H-1-Roboter kann mehrere Teile seines Körpers gleichzeitig wahrnehmen, sodass er nicht zu viel Kraft oder Druck ausübt.

“Dies mag in industriellen Anwendungen nicht so wichtig sein, aber in Bereichen wie der Pflege muss der Roboter für sehr engen Kontakt mit Menschen konzipiert werden”, erklärte Gordon Cheng.

Die neue Technologie ist sehr vielseitig und kann auch dann noch funktionieren, wenn einige der Zellen verloren gehen.

“Unser System ist so konzipiert, dass es mit allen Arten von Robotern reibungslos und schnell arbeitet”, sagt Gordon Cheng. “Jetzt arbeiten wir daran, kleinere Hautzellen mit dem Potenzial zu entwickeln, die in größeren Mengen produziert werden können.”

Es gibt ständige Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz, die Menschen und Roboter näher zusammenbringen, und neue Technologien wie diese sind entscheidend, um eine sichere Umgebung zu schaffen, in der beide operieren können.