Fraunhofer-Forscher entwickeln eine neuartige Orientierungshilfe für Automaten
Roboter ertasten mit Fühlern den Weg

Viele Insekten ertasten ihre nähere Umgebung mit beweglichen Fühlern. Dieses aktive Erkennen von Objekten im Raum haben Fraunhofer-Forscher in Magdeburg zum Vorbild genommen und einen neuen Sensortyp entwickelt.

HB DÜSSELDORF. Der Tastsensor könnte künftig mobile Roboter bei ihrer Orientierung unterstützen. Der neue Sensor liefert mehr Informationen als herkömmliche Tastsensoren, ist robuster und preiswerter als optische Messverfahren, die mit Kameras arbeiten.

„Es wird schon lange an Orientierungssytemen für die Robotik gearbeitet“, sagt Oliver Lange, Biologe und Entwickler am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in Magdeburg. „Unsere Entwicklung der beweglichen Fühler, die die Umgebung abtasten, ist jedoch neu“, sagt der Forscher. Zwar gebe es Roboter, die sich mit passiven Fühlern orientieren – die durch Verbiegung den Abstand zu einem Hindernis melden – aber in unwegsamem Gelände seien diese Orientierungshilfen rasch überfordert.

Die Forscher nahmen die Stabheuschrecke zum Vorbild. „Mit ihren langen Fühlern tasten die Tiere in kreisenden Bewegungen ihre Umgebung ab“, sagt Lange. Dieses Prinzip nutzen die Techniker in ihrem Tastsensor, der so deutlich mehr Informationen über sein Umfeld liefert als herkömmliche Sensoren. Die gewonnenen Daten werden in Steuerungssignale umgewandelt.

Eingesetzt wird die Technik derzeit im Laufroboter „Tarry“, der an der Universität Bielefeld entwickelt wurde. Mit seinen sechs Beinen und den knapp 40 Zentimeter langen Fühlern aus Polyacryl sieht er aus wie eine metallische Heuschrecke. Er ertastet seine nähere Umgebung, um sich zu orientieren und Hindernissen auszuweichen. Bei dem Prototypen werden die beiden Stäbe durch zwei Motoren in oval kreisende Bewegungen versetzt. In der Spitze tragen sie je einen Beschleunigungsmesser, der, je nachdem, an welchem Punkt der Stab einen Gegenstand berührt, unterschiedliche Schwingungsfrequenzen registriert.

„Anders als herkömmliche Tastsensoren, die nur an der Spitze auf Druck reagieren, wird der Fühler auf seiner ganzen Länge als Sensor genutzt“, sagt Lange. Ist das Hindernis nah am Sensor, ist die Frequenz hoch. Wenn es weit entfernt ist, schwingt die Spitze langsamer. Lange vergleicht das Messprinzip mit einem Lineal, das an einem Ende am Tisch festgehalten wird und mit dem anderen in der Luft vibriert. Je nachdem, wie frei es schwingen kann, verändert sich die Frequenz. Aus diesem Messwert berechnet ein Computer millimetergenau die Lage des Hindernisses.

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