Elektrotechnik

Arbeitsbereich mobiler Roboter beschränken - Lern- und Unterstützungssystem zur Erkennung virtueller Grenzen

Ref.-Nr. 5709

Keywords: Robotik, virtuelle Grenzen, Arbeitsbereiche von Robotern eingrenzen, Lernen durch Nutzerinteraktion

Nutzer mobiler Robotersysteme wünschen sich oftmals, den Arbeitsbereich ihres mobilen Roboters, zum Beispiel Staubsaugroboter oder intelligenter Helfer mit Greifarm, einzuschränken. Zum Beispiel in einer Wohnung, um sensible Bereiche wie Bade- oder Schlafzimmer oder Stellen, die zu Navigationsfehlern führen können, wie Teppiche, vom Arbeitsbereich auszuschließen; oder im Industrieumfeld, um Fertigungsbereiche oder Gefahrenzonen zu umgehen.

Aktuelle Lösungen basieren auf reiner Interaktion zwischen Mensch und Roboter, bei der ein Nutzer diese Restriktionsbereiche explizit definiert, zum Beispiel durch Aufzeigen der Grenzen des Bereichs. Je mehr Bereiche man nun so definieren möchte und umso größer diese sind, desto mehr Zeit wird dafür benötigt. Dies ist nicht nutzerfreundlich. Was aber, wenn das System bereits wüsste, welche Bereiche ein Nutzer ausschließen möchte? Dies ist die Grundlage für ein neues Verfahren, das die Interaktionszeit zwischen Mensch und Roboter nun signifikant reduziert: Durch die Verknüpfung von intelligenter Umgebungserkennung, selbstlernendem Verhalten und Augmented Reality.

Bei dem neuen Verfahren lernt das Robotersystem aus vorigen Nutzerinterkationen  mit Hilfe von Kameras und der semantischen Auswertung der Bildinhalte, einer sog. semantischen Segmentierung. Dadurch ist es dem System möglich, dem Nutzer Vorschläge für „virtuelle“ Grenzen zu unterbreiten, die dann mittels einer „Erweiterte-Realität-Einheit“ angezeigt werden. Solche virtuellen Grenzen sind nicht-physische Grenzen, die der Roboter nicht überfährt und die seinen Arbeitsbereich zuverlässig einschränken. Der Nutzer wird also per Augmented Reality durch Vorschläge für virtuelle Grenzen unterstützt, was zu einer signifikanten Reduktion der Interkationszeit führt. Dies soll die Nutzerfreundlichkeit eines solchen Systems zur Einschränkung eines Arbeitsbereichs eines mobilen Roboters deutlich erhöhen.

Vorteile

  • selbstlernendes System
  • schnelles Setup
  • autonomes Arbeiten
  • kostengünstig
  • integrationsfähig

Kommerzielle Anwendung

Die Erfindung richtet sich an Hersteller und Entwickler von mobilen Robotersystemen einschließlich Transportrobotern, die in Smart Home Umgebungen oder in Unternehmen eingesetzt werden können. Im Namen der Fachhochschule Bielefeld  bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizensierung und Weiterentwicklung der Technologie an.

Aktueller Stand

Ein grundsätzlicher Funktionsnachweis ist erbracht und die weitere Prototypen-entwicklung geplant. Eine Anmeldung beim Deutschen Marken- und Patenamt ist erfolgt. Das deutsche Patent wurde bereits erteilt und befindet sich noch im Priojahr.

Eine Erfindung der FH Bielefeld.

Dipl.-Ing. Martin van Ackeren

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