Weicher Roboter mit menschenähnlicher Sinneswahrnehmung erfasst Berührung und Bewegung

Das Team hat diese Fähigkeit bei weichen Robotern mit einem „erwartete Wahrnehmung" bezeichneten Rahmenwerk nachgebildet. Das System ermöglicht es dem Roboter vorherzusagen, wie sein Körper sich bewegen sollte, und vergleicht diese Vorhersage mit Echtzeit-Sensorfeedback. Jede Abweichung signalisiert externen Kontakt oder eine Wechselwirkung mit der Umgebung.

Forscher geben an, dass dies dem Roboter hilft, zwischen seiner eigenen Bewegung und äußeren Kräften zu unterscheiden – eine Herausforderung, die die weiche Robotik seit langem begleitet. Um die Technologie zu testen, rüstete das Team einen flexiblen Roboter mit Sensoren auf Basis üssigem Metall aus, die Biegung, Dehnung und Verformung messen können.

Der Roboter nutzt dann die interne Sensorik, um in Echtzeit auf physische Interaktionen zu navigieren und zu reagieren. „Auch weiche Roboter benötigen Propriozeption", sagte Professor Cecilia Laschi vom Institut für Maschinenbau der National University of Singapore.

Nach Angaben der Forscher haben herkömmliche

Nach Angaben der Forscher haben herkömmliche weiche Roboter Schwierigkeiten, da ihre Dehnungssensoren sowohl auf ihre eigene Bewegung als auch auf äußeren Kontakt reagieren, was es erschwert, festzustellen, was tatsächlich in ihrer Umgebung geschieht. Das neue Rahmenwerk löst dieses Problem, indem es die Vorhersage menschliche Gehirn nachahmt.

Der Roboter berechnet seine erwartete Körperposition basierend auf Bewegungsanweisungen und vergleicht diese mit Sensordaten, die werden. Forscher testeten das System in einem Experiment zur Labyrinthnavigierung, bei dem der Roboter autonom ohne Kameras agierte. Stattdessen stützte er sich vollständig auf taktilen Kontakt und interne Sensoren, um Wände zu erkennen und seinen Bewegungsweg anzupassen.

In einem weiteren Test führte ein menschlicher Operator den Roboter durch Bewegungen, die einer Massage oder einem medizinischen Eingriff an einem Mannequin ähnelten. Der Roboter lernte diese Bewegungen und wiederholte sie mit hoher Genauigkeit.

Die kamerafreie Navigation ermöglicht es, externen

Die kamerafreie Navigation ermöglicht es, externen Kontakt innerhalb von 0,4 Sekunden zu erfassen und dessen Quelle mit bemerkenswerter Präzision zu unterscheiden, so Professor Laschi. „Der Roboter erkennt zudem die Richtung der aufgebrachten Kräfte mit einem Fehlerbereich unter 10 Grad, selbst in dynamischen Umgebungen." Die Forscher glauben, dass diese Technologie die Mensch-Roboter-Interaktion in den Bereichen Gesundheitswesen, Rehabilitation und assistive Robotik verbessern könnte.

Softroboter mit fortschrittlichen Sensorsystemen könnten zukünftig ältere Nutzer unterstützen, Pflegekräfte entlasten oder Chirurgen bei minimal-invasiven Eingriffen assistieren. Das Team sieht zudem Anwendungsmöglichkeiten in der Unterwasserrobotik.

Roboter, die, könnten beispielsweise berührungsbasierte Wahrnehmung nutzen, um sich in Umgebungen zu orientieren, in denen Kameras aufgrund Schwierigkeiten haben. „Robotik ist per se ein interdisziplinäres Feld", ergänzte Prof. Laschi und wies auf die wachsende Rolle der Neurowissenschaften, der Materialwissenschaft, der künstlichen Intelligenz und der Biologie bei der Gestaltung zukünftiger roboterischer Systeme hin.

In Zukunft planen die Forscher, das Vorhersagesystem mithilfe, die sich an der Art orientieren, wie das menschliche Gehirn aus Erfahrungen interne Repräsentationen aufbaut. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.