Interviews & Features    

 
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Wie erkennen Roboter Situationen?
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Überschrift
Zur Bewältigung der Aufgaben durch den Roboter müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Zuerst einmal ist der wichtigste Punkt in einer sowohl von Menschen als auch vom Roboter verwendeten Arbeitsumgebung die optische Überprüfung der Situation. Dieses geschieht mit einer Mikrokopf- Farbkamera, die am Greifer befestigt ist. Als weiteres Hilfsmittel ist der Greifer auf einem Kraft/Momentensensor angebracht, mit dem vor allem Berührungen erkannt werden können. Die Roboterhand ist in Abbildung 1 gezeigt.

Roboterhand, 2-Finger-Elektrogreifer,  Mikrokopf-CCD-Kamera, Kraft/Momentensensor
Die Verarbeitung der Bildsignale ist in Abbildung 2 an der Zentrifuge dargestellt. Bei diesem Gerät ist es absolut notwendig, daß der Roboter mit einer Bildverarbeitung ausgestattet ist. In dieser handelsüblichen Zentrifuge ist die Stopp -Position des Rotors variabel, so dass vom Roboter erst ermittelt werden muß, an welcher exakten Position sich das zu greifende Röhrchen befindet. Viele andere Vorgänge, die der Roboter durchzuführen hat, wären prinzipell auch als "blinde", fest programmierte Abläufe denkbar, da es sich dabei um feste Positionen handelt. In dem aufgenommenen Bild werden von der Bildverarbeitungssoftware die Schwerpunkte der verschiedenen farbigen Regionen ermittelt und ihre räumliche Lage zueinander bestimmt. In diesem Fall müssen in der Grundsituation immer drei blaue, drei gelbe und zwei rote Regionen gefunden werden(die in Abbildung 2B mit Linien verbundenen farbigen Regionen).

Bildverarbeitung zur Objekterkennung
Die vierte blaue Region (Probenentnahmeröhrchen am rechten Rand der Bilder) wird nicht beachtet, da diese Position beim Einsetzen des Röhrchens in die Zentrifuge nicht besetzt ist. Zum Herausnehmen des Röhrchens soll aber derselbe Algorithmus zur Berechnung der Position des Röhrchens verwendet werden, wie für das Einsetzen. Aus den Ergebnissen der Bildverarbeitung können Abweichungen von der Soll-Position des Roboters bestimmt und gegebenenfalls korrigiert werden, so dass die folgende Greifoperation präzise und sicher durchgeführt werden kann.

Als weitere Fähigkeit kann der Roboter tasten, so dass während einer Bewegung bereits überprüft werden kann, ob der Roboter auf ein Hindernis trifft. Zusätzlich erfolgt bei den Bewegungen eine Kontrolle des Endpunktes, die sicherstellt, dass höhenabhängige Greifoperationen korrekt durchgeführt werden. Um das zu ermöglichen, ist der elektrische "Finger" -Greifer auf einen Kraft/Momentensensor montiert, der die benötigte Kraft misst, die gebraucht wird, um eine Manipulation durchzuführen.

Natürlich kann der Roboter nicht alle Aufgaben ausschließlich mit seinen eigenen Mitteln bewältigen, daher sind weitere Laborgeräte als Roboterhilfen notwendig.