Serviceroboter-Technologien

Die Entwicklung innovativer Serviceroboter basiert auf verschiedenen Schlüsseltechnologien. Das Fraunhofer IPA entwickelt innovative, praxisnahe Lösungen sowohl im Bereich der Steuerungssoftware und Sensorik als auch der Roboter-Hardware.

Basis für den Einsatz mobiler Serviceroboter in Alltagsumgebungen ist deren Fähigkeit zur autonomen und sicheren Navigation – insbesondere auch unter Menschen. Für die Ausführung komplexer Assistenzaufgaben spielt außerdem die Fähigkeit des Roboters zur kollisionsfreien autonomen (mobilen) Manipulation eine immer wichtigere Rolle.

Neue Sensoren und Verfahren zur Echtzeit-Umgebungsüberwachung im dreidimensionalen Raum werden nicht nur als Kollisionsschutz während der Manipulation eingesetzt, sondern dienen auch der Erkennung der zu manipulierenden Objekte bzw. Objektklassen in der Umgebung. Weil die Einsatzumgebung sehr dynamisch ist, ist die Flexibilität der Verfahren entscheidend, z. B. um schnell auf neue Objektmodelle reagieren zu können.

Auch wenn neue Hardwarekomponenten für die Servicerobotik entwickelt werden, ist die erforderliche Flexibilität eine der größten Herausforderungen. Sie lässt sich z. B. durch die Entwicklung neuer integrierter Antriebskonzepte erreichen. Für die sichere Interaktion mit dem Menschen sind neue Leichtbauroboter und Soft-Robotik-Lösungen erforderlich, die zudem der immer wichtiger werdenden Forderung nach kostengünstiger Hardware entsprechen.

Neben der technischen Umsetzung einer sichereren Interaktion zwischen Mensch und Roboter müssen für die Praxisumsetzung auch die relevanten EU-Richtlinien und Normen berücksichtigt und die Konformität der umgesetzten Lösungen mit diesen validiert und verifiziert werden.

 

Navigation

Durch die zunehmende Flexibilisierung in der Automatisierung sind mobile Robotersysteme in immer mehr Bereichen im Einsatz. Diese Entwicklung bringt hohe Anforderungen an die Navigation der Robotersysteme mit sich.

 

Mobile Manipulation

Das Fraunhofer IPA hat langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Manipulation mit mobilen Servicerobotern. Dafür steht eine flexible Softwareumgebung zur Verfügung, die grundlegende Algorithmen für kinematische Berechnungen und verschiedene Komponenten zur kollisionsfreien Manipulation vereint.

 

3D-Bildverarbeitung

Sollen mobile Serviceroboter Manipulations- und Navigationsaufgaben nicht nur in bekannten, sondern auch in unbekannten und veränderlichen Umgebungen vollständig autonom ausführen, ist eine dreidimensionale Erfassung der Umgebung eines Roboters unabdingbar.

 

Antriebskonzepte

Mobile Roboter sollen in naher Zukunft vermehrt auch in Alltagsumgebungen eingesetzt werden. Um Engstellen zügig passieren und Zielpositionen sicher anfahren zu können, müssen sie über ausreichende Manövrierfähigkeit verfügen.

 

Leichtbauroboter und Softrobotik

Am Fraunhofer IPA wurde im Rahmen eines Vorlaufforschungsprojekts ein neuartiger Leichtbauroboter entwickelt. Als Antriebseinheit zur Bewegung des biomechanisch orientierten Roboterarms dient ein neuartiger Seilzugantrieb, der eine Weiterentwicklung des DoHelix-Muskels darstellt.

 

Sichere Mensch-Roboter-Interaktion

Serviceroboter kommen immer mehr in Bereichen zum Einsatz, in denen die direkte Interaktion mit dem Menschen erforderlich ist. Die sicherhe Interaktion und Berücksichtigung relevanter Standards und Normen ist grundlegende Voraussetzung für den Einsatz neuer interaktiver Lösungen in der Praxis.

 

Produktblatt »Flexible Navigation autonomer Systeme in dynamischen Umgebungen«

 

Produktblatt »Kollisionsfreie Manipulation mobiler Serviceroboter«

 

Produktblatt »Lernfähige 6D-Objekterkennung für Serviceroboter«

 

Produktblatt »3D-Umgebungserfassung und -interpretation für Serviceroboter«

 

Produktblatt »Kompakte Antriebsmodule für omnidirektionale Roboterplattformen«

 

Produktblatt »ISELLA 2 – Leichtbauroboterarm mit QuadHelix-Antrieben«