Sensorsystem mit Spürsinn

Robotertechnik ist in vielen Bereichen der Wirtschaft etabliert, etwa in der Produktion, Logistik, Landwirtschaft oder Wartung. Dabei werden die Roboter für besonders sensible Arbeiten mit Sensoren ausgestattet, um die Arme und Greifer feinfühliger zu machen.

Stand der Technik

Bisher eingesetzte Sensoren beschränken sich meist auf eine Funktion: Entweder detektieren sie Bewegungen durch Annäherung eines Objekts oder Berührungen in Form von Druck.

Technologie

Ein modulares Sensorsystem mit verbessertem Spür- und Tastsinn, das beide Funktionen vereint und sogar gleichzeitig detektieren kann, haben Forscher des Instituts für Anthropomatik und Robotik am KIT entwickelt. Ein einzelnes Sensormodul besteht aus nur drei Schichten: Unten befindet sich eine flächige Bodenelektrode, gefolgt von einer isolierenden Zwischenschicht aus einem komprimierbaren Material, wie etwa Schaumstoff. Mehrere geometrische, regelmäßig angeordnete Deckelelektroden setzen sich zur oberen Schicht zusammen. Die Anzahl und Form der Deckelelektroden sind je nach Anwendung variabel. Durch die steuernde Elektronik, die räumlich getrennt von den Sensoren verbaut werden kann, wird ein Sensormodul oder ein vernetztes Sensorsystem aus mehreren Modulen vervollständigt. Die Deckelelektroden können beliebig zusammengefasst werden, wodurch situativ ein Kompromiss zwischen Ortsauflösung und Reichweite des Sensors geschlossen werden kann. Ob und wie sich Objekte um das Sensorsystem bewegen, wird durch die Änderung dessen kapazitiver Kopplung zur Umgebung oder den umliegenden Objekten detektiert. Nähert sich ein Objekt an, so verändert sich das elektrische Feld, das den Sensor umgibt. Diese Änderung wird als Näherungsinformation ausgewertet. Im Unterschied dazu werden Berührungen, die zu einer mechanischen Komprimierung der Zwischenschicht führen, als Kapazitätsänderung erfasst.

Vorteile

Mehrere Sensormodule können flexibel zu einer Sensorfläche vernetzt werden. Zum Beispiel können Roboter von kleinen Flächen an Greifern bis hin zu einer großflächigen „Roboterhaut“ ausgestattet werden.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung und Realisierung in konkreten Anwendungsbereichen, besonders in der Servicerobotik.