Robotics: Haptischer Wahrnehmungs-Transfer

TEXT: Dr. Michael W. Preikschas

Menschen können mit ihren Händen Dinge aufnehmen oder verändern, ohne groß darüber nachzudenken. Allerdings benötigen auf den ersten Blick einfache Aufgaben für die menschlichen Hände, komplexe Koordination zwischen den einzelnen Fingern und dem Daumen. Dabei kommt es neben der korrekten Positionierung der Hand (beispielsweise den Abständen jedes Fingers zum anvisierten Objekts) auch auf die exakte Dosierung des Drucks jedes Fingers an. Der Mensch steuert solche Aktionen durch spezielle Nervenenden unter den Fingerkuppen. Diese sogenannten Mechanorezeptoren gewährleisten eine unmittelbare Rückmeldung an das menschliche Gehirn. Übertragen werden Daten wie Form, Beschaffenheit oder Gewicht des Gegenstands, welcher bewegt werden soll. Im Laufe seines Lebens lernt der Mensch Gegenstände wie beispielsweise Golfbälle oder rohe Eier beim Bewegen mit den Händen, unterschiedlich zu behandeln.

Schwierig ist es, diese Fähigkeiten auf den Roboter zu übertragen. Eine Maschine greift Dinge für gewöhnlich über eine andere Abfolge: Zuerst wird das zu greifende Objekt über eine Kamera visualisiert, dann werden die Daten durch eine Software verarbeitet und es entsteht eine Strategie zur Bewegung des Objektes, welches der Roboter meint erkannt zu haben. An diesem Vorgang haben Forscher in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Nun hat eine Forschergruppe des Massachusetts Institute of Technology (www.mit.edu) weitere Erkenntnisse zur Übertragung des menschlichen Verhaltens bei haptischen Aufgabenstellungen errungen (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1234-z). Ihre Entwicklung ist eine mit 548 Sensoren gefüllte Hülle, die über einem Handschuh getragen werden kann. Diese Hülle empfindet die menschliche Hand nach und gibt Informationen zu Druckkräften an den Computer weiter. Der Clou bei dieser Forschung ist, dass die Sensoren Bildinformationen erzeugen, die nun von dem Roboter verarbeitet werden können. Dadurch kombiniert das Forscherteam schon existierende Software mit dieser Technik und erschafft eine günstige (10 US-Dollar kostet diese Hülle) neue Möglichkeit für Industrieunternehmen. Allerdings wird nicht die Hardware die große Herausforderung bei der Serieneinführung sein, sondern die Verarbeitung der eingelesenen Daten.

Einen weiteren Ansatz, um haptische Wahrnehmungen an den Computer weiterzuleiten hat eine deutsch/schweizer Forschergruppe mit dem DextrES für die VR Verwendung entwickelt (https://ait.ethz.ch/projects/2018/dextres/downloads/dextrES.pdf). Dabei ging es neben der Steuerung von VR Welten vor allem um die geringe Beeinträchtigung der steuernden Hand. Technik und Handschuh wiegen nur 8 Gramm und machen auf diese Weise eine sehr freie Führung möglich.

Eine zusätzliche Art Bewegungen zu bearbeiten, entwickelt BrightSign mit einem Handschuh, der Zeichensprache in gesprochenes Wort überträgt (https://www.forbes.com/sites/kittyknowles/2018/04/30/brightsign-incredible-sign-to-speech-smart-glove-startup-is-raising-1-million/#4efab83173be). Die Intention ist in diesem Fall nicht einem Industrieunternehmen die Steuerung der Produktion zu erleichtern, sondern um stummen Menschen eine Stimme zu verleihen. Dabei wird die Bewgung des Sensor-Handschuh über eine Software in Sprache umgewandelt. Dies zeigt die breite Einsetzbarkeit von haptischer Robotersteuerung.

Innovatoren erreichen mehr Umsatz und Gewinn, neue Kunden und Märkte. Trends früh erkennen, daraus Bedürfnisse richtig und rechtzeitig ableiten, neue Lösungen zum Erfolg entwickeln — das ist ihr Geschäft. Sie arbeiten intern im Netzwerk und extern mit Partnern. Marketing und Vertrieb sind früh eingebunden. Innovationen beginnen mit Ideen und gelingen durch strukturiertes Management.

#Robotertechnik #Tactile Glove #Steuerungstechnik #Deep Grasping