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Dienstag, 24.01.2017
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Roboter reagiert menschenähnlich

Neuronale Felder machen einarmige „CoRA" flexibel

Der einarmige Roboter CoRA kann einem menschlichen Gegenüber nicht nur Dinge anreichen, er merkt auch, wenn der Mensch sie ihm abnehmen will, und lässt dann los. Oder er folgt einem zu greifenden Gegenstand. Diese für einen Roboter ungewöhnliche Flexibilität verdankt CoRA neuronalen Feldern, vereinfachten Modellen der menschlichen Hinrrinde.

Roboter: Präzise, aber unflexibel


Roboter übertreffen Menschen in Sachen Präzision um ein Vielfaches, aber sie sind normalerweise ziemlich unflexibel. Unbekannte Objekte können sich nicht erkennen und greifen, schon gar nicht, wenn das Objekt halb verdeckt ist. Für Menschen ist das kein Problem. Dem Ziel, Roboter etwas menschlicher zu machen, sind Professor Gregor Schöner und Ioannis Iossifidis vom Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum nun näher gekommen. Ihr Roboter heißt CoRA (für Cooperative Robot Assistant).

Pistolenschützen als Vorbild


CoRA besteht vor allem aus einem Arm, der als Rechts- oder Linkshänder funktionieren kann, und einem drehbaren Kopf an einem ebenfalls drehbaren Rumpf. An einen Tisch montiert, kann sie mit einem Menschen interagieren. Dass sie das kann, verdanken die Forscher ihrer Analyse von Pistolenschützen: Selbst perfekte Schützen vollführen nicht immer den hundertprozentig gleichen Bewegungsablauf, sondern passen die Bewegungen ihres Arms immer noch ein klein wenig an die Umweltbedingungen an.

Roboter CoRA bei der Übergabe eines Objekts

Roboter CoRA bei der Übergabe eines Objekts

Solche Prozesse lassen sich mit so genannten Neuronalen Feldern mathematisch beschreiben und simulieren. "Solche Felder sind stark vereinfachte Modelle des Nervensystems", erklärt Schöner. "Sie sind dem Aufbau der Großhirnrinde nachempfunden, in der benachbarte Neurone ähnliche Aufgaben verrichten, so dass man sie sich als ein Kontinuum vorstellen kann." Ein neuronales Feld ordnet jeder Bewegung einen Wert zu, der die Wahrscheinlichkeit angibt, dass sie tatsächlich ausgeführt wird. Die Feldveränderungen hängen von sensorischen Eingangssignalen ab, vor allem von visuellen.


CoRA bittet um Klärung


Dank dieser Methode kann CoRA aus der eigenen Sensorik heraus Handlungen initiieren und aneinanderreihen, Objekte identifizieren und wiedererkennen, sie greifen, weglegen und übergeben. CoRA greift auch Gegenstände, auf die sein menschliches Gegenüber deutet und reicht sie
ihm. CoRAs Arm ist mit einer berührungsempfindlichen Kunsthaut überzogen, so dass der Mensch eine begonnene Bewegung einfach korrigieren kann.

Als neuesten Entwicklungsschritt kombinierten die Forscher die Kamerabilder der "Augen" mit Tastdaten aus Kraft- und Gelenkwinkelsensoren und einem Spracherkennungssystem. Der Roboter nimmt also zum Beispiel wahr, wenn der Benutzer einen Gegenstand ergreift, den CoRA gerade hält. CoRA kann dann den Greifer öffnen, um den Gegenstand loszulassen. Auch gesprochenene Anweisungen kann der Roboter inzwischen umsetzen - bei mehrdeutigen Situationen, in denen er nicht weiß, welchen Gegenstand sein Gegenüber haben möchte, bittet er via Sprachausgabe um Klärung.
(Ruhr-Universität Bochum, 26.03.2008 - NPO)
 
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