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Kamerabasierte Kraft- und Kontaktsensoren für intelligente Roboter Download PDF

(Robot Vision)

Heutige Roboterarme wurden für schnelle, hochgenaue Bewegungen entwickelt und nutzen dazu eine Vielzahl von verteilten Sensoren für Positionen, Kräfte und Beschleunigungen. Intelligente Roboter, die mit Menschen kooperieren oder autonom entscheiden, müssen jedoch weder schnell noch (absolut) genau sein, benötigen eine Vielzahl weiterer Fähigkeiten. Dazu zählt z.B. die Erfassung der Umwelt über ein kamerabasiertes System. Die Vielzahl verschiedener Sensorsysteme führt zu einem hohen Aufwand für die Integration, Installation und Wartung, sowie zu höheren Kosten.

Am LMT wurden deshalb kamerabasierte Sensoren für Robotergreifer und –manipulatoren entwickelt, die dedizierte elektronische Sensoren ersetzen können. Dazu wird am Ort der Krafteinwirkung, also z.B. am Finger oder im Handgelenk, ein passives, verformbares Element installiert. Die Verformung wird über eine externe Kamera beobachtet, die natürlich auch für andere Zwecke benutzt werden kann. Anhand eines Deformationsmodells werden ein Kraft-/Kontaktprofil oder ein 6D Kraft-Momentenvektor aus dem Kamerabild berechnet. Diese „haptischen“ Daten sind automatisch synchron und kohärent mit visuellen Daten.

In dieser Arbeit entwickeln Sie neue Designs von visuell-haptische Sensoren. Dies umfasst unter anderem die Analyse der Signalverarbeitung, Design von 3D Modellen, Auswahl der elastischen Materialien, Aufbau der Sensoren, systematisches Testen sowie die Entwicklung von Computer Vision Algorithmen zum Tracking des verformbaren Elements. Schwerpunkte können nach Interesse gesetzt werden.

Diese Arbeit ist Teil des Projekts „RoVi“, in dessen Rahmen wir low-cost Robotersysteme entwickeln, die mit kamerabasierten Sensoren gesteuert werden. RoVi ist ein Forschungstransferprojekt, in dem Forschungsergebnisse zu Produkten weiterentwickelt werden und die Gründung eines Startups vorbereitet wird. Einige Sensordesigns werden zusammen mit Industriepartnern entwickelt, bei denen u.U. ein Teil der Arbeit durchgeführt werden kann.

Projektwebseite und Publikationen

Keywords: Visuo-haptic sensor, Computer Vision, Robotics
Requirements: Je nach Schwerpunkt: C++/Python, Computer Vision, ROS, 3D Design