InsightCobot

Kooperative Roboter mit feinfühligen Fingern und effizienter Bewegungsplanung

01.05.2023 bis 30.04.2026

Kooperative Roboter (Cobots) sind die nächste Generation autonomer Roboter für die Automatisierung in der Produktion. Sie sollen flexibel gemeinsam mit Menschen arbeiten. Bei vielen Manipulationsaufgaben fehlt es den Robotern bisher aber noch an Geschick. Die Ursachen dafür sind die fehlende haptische Sensorik, die unzureichende Kopplung der visuellen und taktilen Wahrnehmung und die oft inflexible Bewegungsplanung für Greifen und Manipulieren. In diesem Forschungsprojekt wird demonstriert, wie mit neuartigen taktilen Fingersensoren, einer neuartigen Bewegungsplanung und einer auf tiefen neuronalen Netzen basierenden Objekterkennung und Lagebestimmung ein effizientes, feinfühliges Greifen von diversen festen und weichen Objekten möglich ist. Dazu bringen wir mehrere Schlüsseltechnologien zusammen, die vor kurzem von den Partnern entwickelt wurden: Zum einen entwickeln wir neue taktile Fingersensoren der Arbeitsgruppe Martius weiter, die eine genaue Bestimmung der Kontaktfläche und der Kräfte auf der gesamten Fingerkuppe ermöglichen. Diese Sensoren sollen für den Einsatz bei Cobots optimiert werden. Die visuelle Erkennung der Objekte und ihrer Lage und die Verbindung von haptischer und visueller Information soll mit tiefen neuronalen Netzen erfolgen. Um die Repräsentation optimal nutzen zu können, werden Greifstrategien gelernt, die direkt die visio-haptische Information in Motorsteuerung umsetzen. Dafür benutzen wir hochparallele Physik¬simulationen auf Grafikbeschleunigern und Techniken zum Transfer von Simulationen in die Realität. Ein letzter Baustein ist die schnelle Trajektorienplanung mittels Geodäten, um den Greifer kollisionsfrei zu bewegen, unter Berücksichtigung von Hindernissen im Arbeitsbereich und Einschränkungen im Konfigurationsraum – eine neue Methode der Roboter-Bewegungsplanung der Arbeitsgruppe Zell. Zur Demonstration der Fähigkeiten werden wir exemplarisch Schachspielen mit echten Figuren und die Sortierung von Gemüse zeigen. Die entwickelten Methoden sollen auf Cobots deutscher Hersteller (Franka Emika, KUKA, Festo, Neura Robotics) einsetzbar sein und vielfältige Anwendungen in der Industrie finden.