Fortschritt bei Tastsensoren: Roboterratte mit Barthaaren
Die Tasthaare an der Schnauze sind für eine Ratte ohne Zweifel überlebenswichtig. Ohne diese könnte sie nur sehr schwer durch ihre Rattenwelt navigieren, sich orientieren und das Gleichgewicht halten. Jetzt haben Wissenschaftler des Bristol Robotics Laboratory (BRL) - eine Partnerschaft zwischen der University of the West of England Bristol (UWE Bristol) und der University of Bristol (UOB), beide Vereinigtes Königreich, - die innovative "SCRATCHbot"-Roboterratte entwickelt, die Objekte mithilfe ihrer Barthaare suchen und identifizieren kann. SCRATCHbot ist Teil des EU-finanzierten ICEA-Projekts ("Integrating cognition, emotion and autonomy"), das in den Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten Rahmenprogramms (FP6) fällt. Die finanzielle Förderung des Projekts beläuft sich auf 5,8 Mio. EUR. Das Projekt ICEA, das noch bis Ende Dezember 2009 läuft, hat die Entwicklung biologisch inspirierter Systeme der Künstlichen Intelligenz im Visier. "Unser Projekt hat einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung aktiv gesteuerter, Tasthaar-ähnlicher Sensoren für intelligente Maschinen erreicht", erklärt Professor Prescott vom Fachbereich Psychologie an der University of Sheffield im Vereinigten Königreich. Professor Prescott arbeitet mit der BRL zusammen, um Technologien für den künstlichen Tastsinn bei Robotern zu entwickeln, die unser Verständnis dafür voranbringen sollen, auf welche Weise das menschliche Gehirn die Sinnesorganbewegungen steuert. "Wenn auch taktile Sensoren bereits bei Robotern eingesetzt werden, so wurde doch die Verwendung des Tastsinns als eine wesentliche Modalität bisher eher übersehen", verdeutlicht der Professor. "Im Laufe der Entwicklung dieser biomimetischen [d. h. die Natur nachahmenden] Roboter gestalten wir nicht nur neuartige Tastsensoren, sondern leisten auch einen echten Beitrag zum Verständnis der Biologie der taktilen Wahrnehmung." Die Wissenschaftler wurden ermutigt, die innovative Technologie nach dem Vorbild der Natur zu entwickeln: Wie tasten sich eigentlich Tiere durch ihre Umgebung? Nachtaktive Lebewesen (Tiere, die erst nachts richtig wach werden) profitieren ganz enorm von diesem physischen Sinn, da ihr Sehvermögen in der Dunkelheit und in schlecht beleuchteten Bereichen eher eingeschränkt ist. Ratten sind von Natur aus nachtaktiv; sie nutzen ihre Barthaare sehr erfolgreich zur Erkundung der Umgebung. Durch Einsatz präziser rhythmischer Hin- und Herbewegungen ihrer Tasthaare können sie die Form, Lage und Beschaffenheit von Objekten genau bestimmen, so die Wissenschaftler. Die gewonnenen Informationen können sie dann zu richtigen Karten der Umgebung verarbeiten. Bei konventioneller Herangehensweise ist das Sehen eine zentrale Komponente, auch wenn Roboter Objekte identifizieren sollen. Die neue Technologie ist insofern einzigartig, da sie ausschließlich auf eine raffinierte Tasttechnologie setzt. Der Roboter kann damit in Räumen betrieben werden, wo ein Einsatz des Sehvermögens nicht möglich ist, wie beispielsweise in einem mit Rauch gefüllten Zimmer. "Das Sehvermögen ist lange Zeit die von Wissenschaftlern am meisten untersuchte biologische Sinnesmodalität gewesen. Aber der aktive Tastsinn ist ein Schwerpunkt für alle diejenigen, die an biologischen Systemen mit Konsequenzen für die Robotikforschung forschen", erläutert Dr. Anthoony Pipe von der Department of School of Electrical and Computer Engineering an der UWE Bristol und am BRL. "Sensorische Systeme wie die Tasthaare der Ratten haben in diesem Bereich bestimmte Vorteile. Bei uns Menschen befinden sich die Sensoren für den Tastsinn zum Beispiel an den Fingerspitzen, sie sind damit viel anfälliger gegenüber Beschädigungen und Verletzungen als Barthaare", fügt er hinzu. "Ratten können mit beschädigten Tasthaaren ihren Lebensaufgaben nachgehen, und an Robotern könnten gebrochen Tasthaare theoretisch leicht ersetzt werden, ohne den gesamten Roboter und seine teure Technik zu beeinträchtigen." Die Zukunft sieht wahrlich rosig aus. So heben die Wissenschaftler das Potenzial der neuen Technologie für eine Reihe weiterer Anwendungen hervor, bei denen das Sehvermögen ernsthaft eingeschränkt ist. "Zukünftige Einsatzgebiete dieser Technologie sehen wir bei der Verwendung von Robotern unter Tage, unter Wasser oder unter extrem staubigen Bedingungen, wo die Sicht eine oft schwer beeinträchtigte sensorische Modalität ist", unterstreicht Dr. Pipe. "Diese Forschungsergebnisse beruhen auf früheren Arbeiten, die wir zum Barthaar-Tastsinn durchgeführt haben." SCRATCHbot wird nun in einem globalen Workshop präsentiert, bei dem untersucht werden soll, wie Roboter dem Menschen beim Verständnis der Gehirnmechanik helfen können.
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Vereinigtes Königreich