Roboterhand dreht Objekte ohne Sichterfassung
Objektmanipulation mit Roboterhänden muss nicht teuer sein. Einfache, günstige Touch-Sensoren reichen aus. Dann klappt es sogar ohne eine optische Erfassung.
(Bild: Binghao Huang (Screenshot))
Ein Team von Ingenieuren der University of California San Diego (UC San Diego) hat eine Roboterhand entwickelt, die mit Objekten hantieren kann, ohne dabei auf optische Erfassungssysteme angewiesen zu sein. Die Hand verlässt sich dabei ausschließlich auf einfache, berührungsempfindliche Sensoren zur Erkennung. Die Roboterhand ist so in der Lage, auch in dunkler Umgebung mit Objekten umzugehen.
Einfache Sensoren
Die Forschenden statteten dazu eine vier-fingrige Roboterhand mit einfachen Berührungssensoren aus, wie sie in dem wissenschaftlichen Paper "Rotating without Seeing: Towards In-hand Dexterity through Touch" schreiben, das auf Arxiv veröffentlicht ist. Die Wissenschaftler verzichteten dabei bewusst auf teure, hochauflösende Sensoren, da sie überzeugt waren, dass einfache binär arbeitende Sensoren für den Anwendungsfall ausreichen. Die von den Wissenschaftlern verwendeten 16 Sensoren, die in den Fingern der Roboterhand eingebaut sind, liefern lediglich die Information zurück, ob eine Berührung an einem Finger vorliegt oder nicht. Ein solcher Sensor kostet nur 12 US-Dollar, sodass die Technik recht preiswert ist.
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"Wir zeigen, dass wir keine Details über die Textur eines Objekts benötigen, um diese Aufgabe zu lösen. Wir brauchen nur einfache binäre Signale darüber, ob die Sensoren das Objekt berührt haben oder nicht, und diese sind viel einfacher zu simulieren und auf die reale Welt zu übertragen", sagt Xiaolong Wang, Hauptautor der Studie.
Dazu müssen allerdings genügend Sensoren in der Hand verteilt sein. 16 davon reichten aus, um darüber genügend Informationen über die Struktur eines Objekts so erfassen zu können, dass es erfolgreich in der Hand ohne Sicht gedreht werden kann.
Die Wissenschaftler begannen damit, ihr System mit einer virtuellen Roboterhand in einer Simulation zu trainieren. Die Hand drehte dabei verschieden Objekte unterschiedlicher, auch unregelmäßiger Form. Das System bewertete dabei, welche Sensoren während der Drehung berührt worden waren. Hinzu kamen Daten über die Position der Handgelenke und vorherige Aktionen, die das System zusätzlich auswertete. Daraus errechnete das System, welches Gelenk wie als Nächstes angesteuert werden muss.
Drehen von Objekten ohne Sicht
Das so antrainierte System übertrugen die Forscher dann auf die reale Roboterhand und gaben ihr Objekte zum Hantieren, die das System bisher nicht kannte. Die Roboterhand schaffte es, eine Vielzahl unterschiedlicher Gegenstände um verschiedene Achsen zu drehen. Dabei verloren die Gegenstände weder den Halt noch blockierten sie dabei die Hand. Bei Objekten, die kompliziertere Formen aufweisen, wie etwa eine Gummiente, dauerte das Drehen jedoch länger.
Das Forschungsteam will nun komplexere Manipulationsaufgaben mit der Roboterhand erforschen. So beabsichtigen die Wissenschaftler, ihrer Hand das Werfen, Fangen und Jonglieren beizubringen. Für Wang und seine Kollegen ist die sichere Manipulation von Objekten eine Schlüsselfunktion von Robotern.
(olb)