Trends & News | News

Seilroboter als Bewegungssimulator

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik (MPI) in Tübingen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart haben einen neuen Bewegungssimulator entwickelt, der wie ein Seilroboter funktioniert und neue Maßstäbe hinsichtlich Beschleunigung, Bewegungsraum und Nutzlast setzen soll.

In der Automatisierungsbranche sind Seilroboter schon länger bekannt. Dabei wird ein Lastträger (der sogenannte Endeffektor, das letzte Element einer kinematischen Kette) an mehreren Stahlseilen befestigt und über Elektrowinden in die gewünschte Position gezogen. Vorteile gegenüber konventionellen Industrierobotern bieten Seilroboter vor allem dann, wenn schwere Lasten schnell über größere Distanzen hinweg transportiert werden sollen – etwa bei der Bestückung von Hochregallagern, die bis zu 50 Meter in die Höhe ragen können.

Auch der neue Bewegungssimulator des Instituts für biologische Kybernetik, der im Cyberneum, einer Forschungshalle für VR-Technologien des MPI installiert wurde, arbeitet nach diesem Prinzip: Acht im Raum verspannte und an Seilwinden befestigte Stahlseile steuern die von einem Computerprogramm vorgegebenen Bewegungen der Simulatorkabine. Den frei nutzbaren Arbeitsraum des Systems geben die Entwickler mit 5 m × 8 m × 5 m an.

In der Simulatorkabine, deren Gerüst aus leichten, aber sehr stabilen Karbonfaserrohren besteht, ist Platz für mindestens eine Person. Die Freiflächen sind im Vergleich zu herkömmlichen Bewegungssimulatoren deutlich größer und können je nach Anwendungszweck zum Beispiel für Videoprojektionen oder realistische Cockpit-Instrumentierungen genutzt werden. Das Anwendungsspektrum reicht den Angaben zufolge von hochdynamischen Fahr- und Flugsimulationen bis hin zu minimalen Bewegungen an der menschlichen Wahrnehmungsschwelle.

„Dieser Simulator bietet uns völlig neue Möglichkeiten, die Bewegungswahrnehmung und eine mögliche Anwendung in der neurologischen Forschung bei Gleichgewichtsstörungen zu untersuchen“, erklärt Prof. Heinrich Bülthoff, Direktor der Abteilung „Wahrnehmung, Kognition und Handlung“ am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik.

Philipp Miermeister vom Fraunhofer IPA unterstreicht eine weitere Besonderheit des Projekts: „Erstmals demonstrieren wir damit die Zuverlässigkeit von Seilrobotern für sicherheitskritische Anwendungen wie den Personentransport.“ (pmz@ct.de)

GI-Innovationspreis für mobiles 3D-Laserscanning

Das Start-up „Measurement in Motion“, eine Ausgründung des Lehrstuhls für Robotik und Telematik der Universität Würzburg, erhält den diesjährigen Innovations- und Entrepreneurpreis der Gesellschaft für Informatik (GI). Der mit 5000 Euro dotierte Preis wird jährlich für informatikbezogene Erfindungen, Innovationen und einschlägige Unternehmensgründungen verliehen. Measurement in Motion – kurz MiM – setzte sich mit seiner gleichnamigen mobilen 3D-Laserscanning-Technik gegen mehr als zwei Dutzend Mitbewerber durch.

3D-Laserscanner sind heute weit verbreitet. Die Polizei nutzt sie beispielsweise, um Tatorte bei Kapitalverbrechen zu dokumentieren. Das erzeugte 3D-Modell ermöglicht Ermittlern, Szene und Umgebung später virtuell betreten zu können. Dazu wird ein Laserscanner an verschiedenen Stellen auf einem Stativ positioniert. Anschließend wird aus den Einzeldaten ein Gesamtmodell errechnet. Doch das dauert. Deutlich schneller arbeiten mobile 3D-Laserscanner, die beispielsweise auf kleinen Fahrrobotern montiert werden.

Schwierig wird es allerdings, wenn zur Bewegungsverfolgung des Scanners keine Referenzsysteme wie GPS zur Verfügung stehen (etwa in Innenräumen) oder die Möglichkeit einer Präparierung der Umgebung mit Lokalisierungshilfen fehlt (archäologische Erkundungen). Dafür hat Measurement in Motion eine Lösung entwickelt. Das Unternehmen setzt eine Technik ein, die ursprünglich für die autonome Navigation von Robotern entwickelt wurde: das sogenannte SLAM-Verfahren (Simultaneous Localization and Mapping).

Die Bewegungsverfolgung geschieht dabei mittels weiterer Lasersensoren, die lediglich Schnittprofile der Umgebung aufnehmen. Diese Sensoren arbeiten zwar weniger genau als ein 3D-Laserscanner, messen dafür aber wesentlich häufiger. Durch den Vergleich kurz hintereinander aufgenommener Scans kann so der Bewegungsverlauf rekonstruiert werden.

Measurement in Motion kombiniert das ungenaue, aber schnelle SLAM-Verfahren nun mit dem hochpräzisen, aber langsamen 3D-Laserscanning. Dafür wird der 3D-Laserscanner auf ein Zusatzmodul montiert, das beide Verfahren zentral steuert. Algorithmen verknüpfen die Daten aus beiden Quellen und erzeugen so eine 3D-Aufnahme der Umgebung, die einerseits in etwa so genau ist, wie eine Stativ-Messung, die andererseits wegen der Bewegung aber gleichzeitig schneller und vollständiger die Geometrie erfassen kann. (pmz@ct.de)

Artikel kostenlos herunterladen

Anzeige
Anzeige