Sichere Wahrnehmung zur flexiblen und sicheren Assistenz
Das zentrale Ziel des Projekts SINA war es, körperlich eingeschränkte Personen bei alltäglichen Aufgaben mithilfe von Assistenzrobotern unterstützen zu können, sodass Menschen so lange wie möglich selbstbestimmt im eigenen Zuhause wohnen können. Die Interaktion soll hierbei sicher und flexibel gestaltet sein. Der Schwerpunkt in diesem Projekt lag daher auf der intuitiven und sicheren Übergabe von Objekten, etwa einer Flasche, zwischen Mensch und Roboter.
Der Bedarf an Robotern, die den Menschen in den verschiedenen Bereichen seines Lebens unterstützen, wird in den kommenden Jahren voraussichtlich stark ansteigen. Vor allem in der Alten- und Krankenpflege herrscht bereits heute ein großer Mangel an Fachpersonal. Robotersysteme bieten hier durch gezielte Unterstützung großes Potenzial, ein längeres selbstbestimmtes Leben im eigenen häuslichen Umfeld zu ermöglichen oder sogar die Rehabilitation körperlich eingeschränkter Personen zu Hause durchzuführen.
In der finalen Version des Robotersystems sind verschiedene Sensoren zur ganzheitlichen Wahrnehmung der Umgebung verbaut. So sind sowohl der Roboterarm als auch der Greifer mit einer Sensorhaut aus Näherungssensoren ausgestattet. Die Daten dieser Sensoren fließen zusammen mit Kameradaten in ein Umgebungsmodell ein, das dem Roboter ein besseres Verständnis seiner eigenen Umgebung ermöglicht. Auf Basis dieser Daten können tiefergehende Analysen wie das Erkennen von Objekten und Personen durchgeführt werden. Zudem wurde im Projekt ein spezialisierter Greifer für die Übergabe von Objekten, wie Flaschen, entwickelt. Die Sicherheit während der Interaktion ist durch eine Risikomodellierung der Umgebung gestützt. Diese wurde durch eine adaptive Steuerung des Robotersystems realisiert, welche die dynamische Umgebung und deren Risikofaktoren berücksichtigt.
Die entwickelte und eingesetzte Sensorik stellt eine Schlüsseltechnologie für die Erfassung des Nahbereichs eines Roboters dar. Insbesondere die Mensch-Roboter-Interaktion kann künftig hiervon hinsichtlich Sicherheit, Robustheit und Schnelligkeit profitieren. Das Umgebungsmodell für Roboter wird in zukünftigen Forschungen um weitere Sensormodalitäten erweitert und verallgemeinert werden. Dieses Modell sowie die sichere Bewegungsplanung können zudem auf weitere Anwendungsgebiete übertragen werden, um somit einem ganzheitlichen Ansatz für allgemeine Robotikanwendungen näher zu kommen. Der erstellte Demonstrator wird in nächsten Forschungsschritten weiterentwickelt und in diesem Rahmen als Basis für weitergehende Forschungen im Bereich der assistiven Pflegerobotik dienen.