Der Roboterarm lässt sich über ein Eingabegerät lenken. Bewegt sich die Hand mit dem Gerät, so

Der Roboterarm lässt sich über ein Eingabegerät lenken. Bewegt sich die Hand mit dem Gerät, so ahmt der Roboter die Bewegung nach. (Bild: Fraunhofer IPA)

STUTTGART (mg). Einen Ball zu fangen, dürfte für die meisten Menschen kein Problem sein. Einen Roboterarm mit einem daran befestigten Fangkorb einen Ball fangen zu lassen, ist dagegen ziemlich knifflig. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben einen Industrieroboterarm mit sechs Gelenken entwickelt, an dessen Ende sich ein Fangkorb befindet. Den Arm wird über ein Eingabegerät gelenkt, das der Anwender in der Hand hält: Bewegt dieser seine Hand mit dem Gerät, ahmt der Roboter die Bewegung nach.

„In dem Eingabegerät befinden sich verschiedene Bewegungssensoren, auch Inertialsensoren genannt“, sagt Bernhard Kleiner, Projektleiter am Fraunhofer IPA. Die mikroelektromechanischen Systeme an sich sind kostengünstig. Die Entwicklungsarbeit der Wissenschaftler liegt in dem Zusammenspiel dieser Sensoren. „Wir haben spezielle Algorithmen entwickelt: Sie fusionieren die Daten der einzelnen Sensoren und ermitteln daraus ein Bewegungsmuster. Wir können also Bewegungen frei im Raum detektieren“, fasst Kleiner zusammen.

Neues Eingabegerät löst Lasertrackingsystem ab

Was zunächst wie Spielerei aussieht, bietet zahlreiche Vorteile in der industriellen Fertigung und bei logistischen Prozessen. So könnte das System beispielsweise die Programmierung von Industrierobotern vereinfachen. Bisher nutzt man ein Lasertrackingsystem, bei dem der Mitarbeiter die Bewegung mit einen Stab vormacht, auf dem sich ein weißer Markierungspunkt befindet. Ein Laserstrahl wird an diesem Punkt reflektiert und die Bewegung anhand des reflektierten Lichts dokumentiert. Das System einzurichten und zu kalibrieren ist jedoch sehr zeitaufwändig.Mit dem neuen Eingabegerät soll diese Vorbereitung künftig entfallen – der Mitarbeiter nimmt sich einfach das Gerät und zeigt dem Roboter, was er machen soll.

Auch in der Medizin gibt es zahlreiche Anwendungen für das System. Ein Beispiel ist die Ganganalyse. Bisher filmen Kameras den Patienten, der mehrfach eine bestimmte Strecke auf und ab geht und dokumentieren den Gang exakt. Die Aufnahmen verraten den Ärzten etwa, wie die Gelenke während des Gehens stehen oder ob sich eine Fehlstellung des Knies durch Therapien wie Krankengymnastik gebessert hat. Die Kamerainstallation ist jedoch aufwändig, zudem ist der Patient an eine feste Laufstrecke gebunden.

Live erleben auf der Sensor+Test

Das neue Sensorsystem könnte dieses Prozedere künftig vereinfachen: Am Oberschenkel des Kranken befestigt, misst es die Bewegungsabläufe und Gangmuster – ohne den Patienten an eine feste Laufstrecke zu binden. „Mit dem inertialen Sensorsystem erfolgt die Ganganalyse referenzlos, ein aufwändiges Kamerasystem ist nicht notwendig“, erläutert Kleiner. In einem weiteren Projekt arbeiten die Forscher bereits daran, die Gangmuster des Patienten mit solchen zu vergleichen, die bei Krankheiten wie Parkinson auftreten.

Zu sehen ist das neue Eingabegerät auf der Fachmesse Sensor+Test, die vom 7. bis 9. Juni in Nürnberg stattfindet.