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Wie Roboter lernen, sich selbst wahrzunehmen

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So genannte propriozeptive Informationsdiagramme helfen Roboterarmen, sechsbeinigen sowie humanoiden Robotern ihre eigene Gestalt zu erlernen. In der Praxis ist das wichtig, denn Körperbewusstsein ist für die Bewegung, die Interaktion und die „Manipulation“ etwa durch Greifer entscheidend. Der MIRMI-Wissenschaftler Fernando Diaz Ledezma erläutert, wie es funktioniert.

Was haben Sie herausgefunden und warum ist es für einen Roboter so wichtig, die eigene Gestalt zu kennen?
Wenn wir einen Roboter designen, gehen wir in der Regel davon aus, dass er seine physische Struktur kennt und zusätzliche Daten von externen Quellen dafür genutzt werden, die Bewegungen anzupassen. Wir verfolgen ein anderes Konzept und stellen die Frage: Wie kann ein Roboter autonom Wissen über seine Gestalt bekommen? Stellen Sie sich vor, der Roboter lernt selbständig seinen Körper kennen, verlässt sich dabei auf geringe Basiskenntnisse und setzt ausschließlich auf propriozeptive Sinne – also etwa die Wahrnehmung von Position und Bewegung. Um das zu erforschen haben wir das Konzept der propriozeptiven Informationsdiagramme eingeführt. Diese Diagramme stellen die Verbindungen zwischen verschiedenen Signalen dar, die mit der Körperstruktur des Roboters zusammenhängen. Durch die Analyse dieser Graphen wollen wir Details über den Roboter herausfinden, wie z. B. die Verbindung und Geometrie seiner Körperteile. Unsere Experimente mit verschiedenen Robotertypen, einschließlich eines Roboterarms, eines sechsbeinigen und eines humanoiden Roboters, zeigen, dass wir mit diesem Ansatz etwas über ihre Gestalt lernen können, unabhängig von der Anzahl der Teile oder der spezifischen Form des Roboters.

Roboter erkennen ihre Morphologie autonom 

In welchen praktischen Szenarien ist das sinnvoll?
Die Fähigkeit eines Roboters, autonom Wissen über seine Morphologie zu gewinnen, zu überwachen und anzupassen, verbessert seine Leistung aufgrund eines verbesserten Körperbewusstseins in diversen Szenarien. Bei Manipulationsaufgaben lassen sich Roboterarme besser steuern, was einen geschickteren Umgang mit Objekten ermöglicht. Spezielle Werkzeuge lassen sich einfacher einsetzen und so die Fähigkeiten des Roboters (und auch dessen Gestalt) erweitern. Zudem ist eine verbesserte Körperwahrnehmung für die Fortbewegung von Robotern entscheidend, besonders um sich in komplexem Gelände zurechtzufinden und Hindernisse zu überwinden. Um Bewegungen präzise planen zu können, ist es wichtig, dass ständig aktualisierte Informationen über die Gestalt des Roboters vorliegen. Ein weiterer Aspekt ist, dass der Roboter durch die ständige Überwachung und Anpassung seiner Morphologie sicherer ist und sich besser mit ihm zusammenarbeiten lässt. Denn das räumliche Bewusstsein ist besser und unbeabsichtigte Kontakte lassen sich dadurch besser vermeiden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Roboter, die ihre Morphologie gut kennen und sich ihr anpassen, leistungsfähiger und präziser in der Handhabung sind, sie navigieren besser und sind sicherer.


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