Team entwickelt ersten autonomer Humanoiden Roboter mit künstlicher Haut für den ganzen Körper

Ein Team von der Technischen Universität München (TUM) hat den ersten autonomer Humanoiden Roboter mit künstlicher Haut für den ganzen Körper entwickelt. Sie konnten ein System entwickeln, das künstliche Haut mit Steuerungsalgorithmen kombinierte. Diese neue Technologie ermöglicht es Robotern, ihren eigenen Körper und ihre Umgebung wahrzunehmen, was wichtig sein wird, wenn sie unweigerlich unter Menschen verbreitet werden.

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

Das Team, das für die neue Technologie verantwortlich war, umfasste 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 helfen, Kontakt, Beschleunigung, Nähe und Temperatur zu erkennen.

Die eigentlichen 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 Rechenkapazität

Eines der größten Probleme bei der Entwicklung von künstlicher Haut ist die Rechenkapazität. Da die menschliche Haut etwa 5 Millionen Rezeptoren hat, war es eine Herausforderung, dies bei 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. Das bedeutet, dass es eine starke Abhängigkeit von den Sensoren gibt, um eine Art von Empfindung zu erkennen, die den Prozess auslöst.

Kritisch für die Mensch-Roboter-Interaktion

Diese neue Technik von Prof. Cheng und seinem Team hilft, die Sicherheit der Maschinen zu erhöhen. Sie sind die ersten, die künstliche Haut auf einen menschengroßen autonomen Roboter anwenden, der 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 befinden sich am Oberkörper, an den Armen, Beinen und an den Sohlen der Füße. Da der Roboter seinen gesamten Körper von oben bis unten wahrnehmen kann, kann der H-1 über unebene Oberflächen laufen und auf einem Bein balancieren.

Der H-1-Roboter kann einen Menschen sicher umarmen, was eine großartige Leistung ist. Diese Maschinen haben so viel Kraft, dass sie extrem gefährlich sein und Menschen bei enger Interaktion verletzen können. Der H-1 kann mehrere Teile seines Körpers gleichzeitig wahrnehmen, um nicht zu viel Kraft oder Druck auszuüben.

“Dies ist vielleicht nicht so wichtig in industriellen Anwendungen, aber in Bereichen wie der Pflege muss der Roboter so konzipiert werden, dass er sehr engen Kontakt mit Menschen hat”, 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 reibungslos und schnell mit allen Arten von Robotern funktioniert”, sagt Gordon Cheng. “Jetzt arbeiten wir daran, kleinere Hautzellen mit dem Potenzial zu entwickeln, in größeren Mengen produziert zu werden.”

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.