Arbeitsbereich eines Roboters definieren: Informatiker entwickeln Patent

In immer mehr Haushalten gibt es intelligente Helfer, die dem Menschen seine alltägliche Arbeit erleichtern – vom Staubsaugerroboter über den Rasenmähroboter bis zu Servicerobotern mit Greifarmen, die Gegenstände aufheben oder transportieren.

In puncto Navigation gibt es nun einen Fortschritt: Wissenschaftler der Fachhochschule (FH) Bielefeld, Campus Minden, haben ein Verfahren zur Definition des Arbeitsbereichs eines mobilen Roboters entwickelt.

Der Nutzen: Beispielsweise können sensible Bereiche wie Bade- oder Schlafzimmer, oder Stellen, die zu Navigationsfehlern führen können, wie zum Beispiel Teppiche, vom Arbeitsbereich ausgeschlossen werden.

Bei dieser neu entwickelten Methode wird die Umgebung durch ein Netzwerk verteilter Kamerasensoren überwacht. Die Grenzen des Arbeitsbereichs können vom Benutzer einfach per Laserpointer auf dem Boden aufgezeigt werden.

Kennzeichnend ist hierbei die Verwendung einer mobilen Kamera auf dem Roboter, mehrerer ortsfester Kameras in der Umgebung und die Bildung eines Netzwerks aus allen Komponenten, um die aufgezeigten Grenzen des Nutzers wahrzunehmen.

Mittels einer entsprechenden Steuersoftware werden diese Linien anschließend vom Roboter als virtuelle Grenzen respektiert, sodass der Roboter sein Navigationsverhalten entsprechend anpasst.

Der Informatikprofessor Dr. Dr. Matthias König vom Fachbereich Campus Minden, Lehrgebiet Embedded Software Engineering, hat das Verfahren zusammen mit seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Dennis Sprute entwickelt und ist Erfinder des bereits erteilten deutschen Patents DE102018125266B3, welches von der FH Bielefeld angemeldet wurde.

Dennis Sprute ist selbst Absolvent des Bachelor- und Masterstudiengangs Informatik am Campus Minden und promoviert nun dort in Kooperation mit der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg.

Das Projekt, in dem das Verfahren entstanden ist, heißt „Seerose – Serviceroboter im Smart-Home“ und wurde von Februar 2016 bis April 2019 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

In dem Projekt geht es generell um die Integration von Servicerobotern in eine Smart-Home Umgebung, also zum Beispiel um das Zusammenspiel von verschiedenen Sensoren und Aktoren. „Das von uns entwickelte Verfahren ist für Endverbraucher gedacht, beispielsweise für Bewohner einer intelligenten Wohnumgebung, also einem Smart Home, mit mobilen Servicerobotern“, erklärt Dennis Sprute.

„Das Paradebeispiel ist hierbei der Staubsaugroboter, aber generell ist das Verfahren auch für andere mobile Roboter geeignet. Das Ziel des Verfahrens ist es dabei immer, den Arbeitsbereich des mobilen Roboters interaktiv einzuschränken, um beispielsweise Navigationsfehler zu vermeiden“, so Sprute weiter.

Zurzeit vertieft Dennis Sprute das Thema in seiner Dissertation noch weiter: „Ich befasse mich mit neuen Interaktionsmethoden zwischen Mensch und Roboter zur interaktiven Einschränkung des Arbeitsbereichs eines mobilen Roboters. Hierbei betrachte ich sowohl herkömmliche als auch intelligente Wohnumgebungen.

Diese Interaktionsmethoden basieren beispielsweise auf der Interaktion mittels eines Laserpointers, wie in dem beschriebenen Patent, oder Augmented Reality. Das Ziel ist, mit den neuen Interaktionsmöglichkeiten bessere Ergebnisse bezüglich verschiedener Benutzeranforderungen zu erzielen im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik“, erläutert Sprute.