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6 | w w w c o m p u t e r - a u t o m a t i o n d e · 0 6 -2 5 Me n s c h - Ro b o t e r - In t e r a k t i o n Sensorische ‚Aura‘ für Roboter von Luka Petrovic Sidina Wane Andrej Konforta Christophe Craeye ‚Fitness‘ Flexible Intelligent Nearfield Sensing Skins ist ein von der Europäischen Union finanziertes Projekt das zu einer verbesserten Interaktion zwischen Mensch und Roboter beitragen soll Mögliche Anwendungen werden beispielsweise im Bereich der Produktion im zukünftigen Gesundheitswesen und für die Robotik im Katastrophenschutz gesehen Mit der zunehmenden Integration von Robotern in diese Sektoren wächst kontinuierlich auch der Bedarf an verbesserter Sicherheit intuitiver Kommunikation und der Fähigkeit menschliche Absichten zu erkennen Das Projekt geht auf diese Bedürfnisse ein indem eine anpassungsfähige dünne intelligente Haut entwickelt wird die nur wenige Millimeter dick ist und Roboter mit fortschrittlichen Nahund Fernerkennungsfähigkeiten ausstattet Diese Haut basiert auf sogenannten Meta-Surfaces – speziell entworfen für den Bereich der Millimeterwellen – in die fortschrittliche Elektronik integriert ist um eine sensorische ‚Aura‘ um einen Roboter zu schaffen Durch die Manipulation reaktiver elektromagnetischer Felder kann die Haut die Umgebung im Nahfeld mit einer Genauigkeit von bis zu 1 cm wahrnehmen Das Projekt-Konsortium vereint das Fachwissen von sieben Partnern aus den Bereichen elektromagnetischer Wellen Materialien Elektronik Sensorik Robotik Chemie und Kommunikation Über einen Zeitraum von 48 Monaten und verteilt auf vier Länder vereint das Projekt Hochschulen Forschungseinrichtungen und ein Hightech-KMU mit einem gemeinsamen Ziel der Implementierung von Nahfeldsensorik und Fernfeldkommunikation in einer einzigen integrierten Technologie Die langfristige Vision des Projekts ist den Tastsinn von Robotern neu zu definieren und es Maschinen zu ermöglichen auf eine menschenähnlichere und energieeffizientere Weise mit ihrer Umgebung zu interagieren Was ist eine intelligente Sensorhaut? Innerhalb von ‚Fitness‘ konzentrieren sich die Projekteilnehmer auf die Entwicklung einer neuartigen intelligenten Sensorhaut die maßgeblich auf dem Prinzip einer Meta-Surface basiert Meta-Surfaces bestehen aus synthetischen flächig ausgeführten Materialien die elektromagnetische Wellen auf vielfältige Weise manipulieren können Diese Oberflächen sollen herkömmliche Gruppenantennen ablösen die zwar in ihrer Wirkung effektiv aber aufgrund der benötigten Anzahl eng beieinander liegender aktiver Elemente oft sperrig stromhungrig und in den Herstellungskosten hoch sind In Industrieanwendungen werden klassische Gruppenantennen aufgrund dieser Nachteile heutzutage nur selten eingesetzt Um diese Hindernisse zu überwinden wird die ‚Fitness‘- Sensorhaut mit Schlüsseleigenschaften entwickelt die sie insbesondere für Anwendungen in der Robotik effektiv machen Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Möglichkeit der Krümmung der Sensorhäute sodass sich diese nahtlos an die Form eines Roboters anpassen können und zugleich eine vollständige sensorische Abdeckung gewährleisten Dafür kommen flexible beziehungsweise dehnbare Substrate zum Einsatz die eine Verformung ermöglichen ohne dabei eine Degradierung der Leistung zu verursachen Eine spezielle Musterung der passiven Sensorhaut und eine optimierte sowie direkt integrierte Elektronik ermöglichen eine ganzheitliche Sensorlösung die mit einer minimalen Anzahl aktiver Elemente auskommt Letzteres führt zu einer signifikanten Verringerung von Komplexität und Kosten Die wichtigsten Bestandteile der Sensorhaut • Meta-Surfaces Die Oberflächen bestehen aus einer Reihe verteilter metallischer Elemente die spezifische Oberflächenimpedanzen im elektromagnetischen Sinne realisieren und so eine kontrollierte Anregung und Ausbreitung von Oberflächenwellen ermöglichen • Verringerte Anzahl aktiver Elemente Die passive Sensorhaut wird von einer geringen Anzahl von Quellpunkten oder ‚Ports‘ gespeist wodurch die Menge der erforderlichen Elektronik in der aktiven Hautschicht erheblich reduziert wird • Integrierte Elektronik Die aktive Lage der Sensorhaut enthält Web-Tipp Informationen zum Konsortium und den Projektzielen gibt es hier https fitnesspathfinder eu Im Rahmen des Projektes ‚Fitness‘ werden Smart-Skins auf Basis von elektromagnetischen Meta-Surfaces entwickelt die die Interaktion zwischen Mensch und Roboter durch die Vereinigung von Nahfeldsensorik und Fernfeldkommunikation verbessern sollen