Roboter mit Staubsaugerfüßen soll Strände von Zigarettenstummeln reinigen
Roboter Vero hat Staubsaugerdüsen an seinen Füßen, mit denen er Zigarettenkippen aufsaugen kann. An die Füße könnten noch andere Werkzeuge befestigt werden.
Der vierbeinige Roboterhund Vero saugt Zigarettenstummel an einem Strand auf.
(Bild: IIT)
Robotiker der Abteilung Dynamic Legged Systems des Italian Institute of Technology (IIT) haben achtlos weggeworfenen Zigarettenstummel den Kampf angesagt. Ins Feld schicken die Forscher den vierbeinigen Roboter Vero ((Vacuum-cleaner Equipped RObot), der auf seinem Rücken einen Staubsauger trägt und mit seinen Füßen die Zigarettenstummel aufsaugt. Die Kippen lokalisiert der Roboter über eine kamerabasierte KI-Objekterkennung.
Rund 6 Billionen Zigaretten werden weltweit jährlich konsumiert, 4,5 Billionen davon landen weggeworfen auf dem Boden und geben etwa 700 verschiedene giftige Stoffe ins Ökosystem ab, rechnen die Forscher des IIT vor. Eine Verhaltensänderung der Menschen herbeizuführen, sei aber schwierig, was die Wissenschaftler dazu veranlasste, einen Roboter zu entwickeln, der Zigarettenkippen aufsaugen kann. Die Forscher entschieden sich als Basis für einen vierbeinigen Roboter, der auch an Sandstränden eingesetzt werden kann. Roboter mit Rädern würden sich dort festfahren. Als Ziel sollte ein automatisiertes System herauskommen, dass autonom unter anderem Strände von Zigarettenstummeln befreien kann.
Die Wissenschaftler nutzen als Basis einen AlienGo Roboter von Unitree, schreiben sie in ihrer Studie "VERO: A vacuum-cleaner-equipped quadruped robot for efficient litter removal", die im Journal of Field Robotics veröffentlicht ist. Dem Vierbeiner schnallten die Forscher einen handelsüblichen Staubsauger auf den Rücken. Über Schläuche sind Saugdüsen an den vier Füßen mit ihm verbunden. Die 3D-gedruckten Düsen konstruierten die Robotiker so, dass sie an Bodennähe möglichst viel Saugkraft erzeugen, den Roboter beim Laufen aber nicht behindern oder ihn womöglich zum Stolpern bringen.
Koordinierung der Staubsaugerfüße
Als schwierig erwies sich bei dem Projekt, den Roboter autonom Zigarettenstummel lokalisieren zu lassen und dann so die Füße zu platzieren, dass die Kippen aufgesaugt werden können. Zunächst wird von einem Operator manuell ein Bereich festgelegt, der von Zigarettenstummeln gereinigt werden soll. Der Roboter errechnet dann selbstständig einen Pfad, um den Bereich optimal ablaufen zu können. Während er den Bereich erkundet, nutzt er eingebaute Kameras und ein neuronales Netz zur Erkennung der am Boden liegenden Zigarettenstummel. Dabei muss er doppelt erkannte Kippen als Duplikate herausfiltern.
Schwieriger ist dagegen die richtige Platzierung der Füße. Sie müssen so in die Nähe der Zigarettenstummel gebracht werden, dass sie mit den Düsen eingesaugt werden können, ohne dass der Roboter dabei das Gleichgewicht verliert. Eine Intel RealSense-Tiefenkamera am Kopf des Roboters hilft dabei, die Zigarettenkippe genauer zu lokalisieren und aus deren Bildern die nötige Fußstellung exakt zu berechnen.
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Die Forscher probierten Vero in Feldtests aus. Dabei konnte er fast 90 Prozent der Zigarettenstummel auf unterschiedlichem Terrain aufnehmen. Das geschieht jedoch noch etwas langsam, denn der Roboter muss alle Berechnungen an Bord vornehmen.
Die Forscher sehen für ihren Roboter prinzipiell noch weitere Anwendungsgebiete, wie etwa das gezielte Besprühen von Unkraut auf Feldern, Inspektionen von Rissen an Gebäuden sowie das zielgenaue Einschlagen von Nägeln oder Nieten bei Bauvorhaben. Die Forscher gehen davon aus, dass der Roboter jeweils auch unterschiedliche Werkzeuge an seinen vier Füßen tragen kann, um so mehrere Aufgaben zugleich erledigen zu können. Die Steuerungs-Software sei dafür bereits ausgelegt.
(olb)