((Quelle: ams OSRAM))

Roboter sind auf dem Vormarsch. Zwar sind sie auch heute noch in den Köpfen der meisten Menschen eng mit der Schwerindustrie verbunden, beispielsweise der Fahrzeugmontage, doch machen es technologische Fortschritte den Herstellern möglich, den Einsatz von Robotern auf die eigenen vier Wände, Geschäfte, Straßen, Hotels und zahlreiche andere Bereiche auszudehnen.

Die aufregenden neuen Anwendungsgebiete von Robotern werden zu mehr und mehr Interaktionen mit Menschen führen und setzen ein detailliertes Bewusstsein für die Umgebung voraus. Jetzt, da das Portfolio ausgefeilter optischer Technologien von ams OSRAM in Robotern der neuesten Generation zum Einsatz kommt, können sie ihre Umwelt wahrnehmen und messen, Objekte in ihrer Nähe erkennen und Signale abgeben, damit Menschen sicher interagieren können.

Kartierung der Roboterumgebung

Objekterkennung und Kartierung stellen unverzichtbare Funktionen für vollständig autonome Roboter dar. Je präziser und akkurater Roboter ihre Umgebung wahrnehmen, desto schneller und effizienter können sie sich in gemeinsam genutzten Räumen bewegen.

Ausgefeilte Roboterdesigns bauen auf 3D-Sensorik auf, um eine Tiefenkarte zu erstellen, die die Größe und Form von Objekten innerhalb des Sichtfeldes sowie ihre Entfernung zu Sensoren akkurat wiedergibt. Effiziente 3D-Sensorik verwendet für gewöhnlich eine Kombination aus Infrarot-Emittern (IR-LEDs oder Laser) und hochauflösenden IR-Sensoren für Vision-Lösungen auf Basis von Stereo- oder strukturiertem Licht. Einen besonders großen Nutzen für Robotik-Applikationen bietet die Mira-Produktpalette an Bildsensoren, da sie sowohl sichtbare als auch IR-Wellenlängen wahrnehmen können. Der Mira220 ist beispielsweise ein Global-Shutter-Bildsensor nahe dem Infrarotbereich, der eine hohe Quanteneffizienz im sichtbaren und NIR-Lichtbereich bietet, mit einer gesteigerten Quanteneffizienz von 38 % bei 940 nm, wie aus unseren internen Tests hervorgeht.

Mira-Bildsensoren können sowohl für die 3D-Sensorik (in Verbindung mit 940 nm IR-Emittern) als auch für Videobildmaterial verwendet werden, um Objekterkennungen und andere Funktionen von künstlicher Intelligenz (KI) zu ermöglichen. Ständig kommen neue Anwendungsfälle für Bildgebungslösungen von Robotern auf, wie z. B. Serviceroboter, die den Müll von den Straßen einsammeln. Durch die Kombination von Bilderkennung und künstlicher Intelligenz ist der Roboter in der Lage, Abfälle richtig zu erkennen und einzusammeln.

Während die Genauigkeit von 3D-Scans für Anwendungsfälle von Robotern nicht im Mittelpunkt steht und das Niveau der algorithmisch unkomplizierteren Erkennung von Hindernissen bereits ausreicht, könnten Multi-Zone Direct Time-of-Flight-Sensoren die Sensoriklösung der Wahl darstellen. Diese TMF882X Sensoren lassen sich einfach mit Scan-Arrays mit breiterem Sichtfeld verknüpfen oder mit bildbasierten 3D-Scan-Lösungen für Systemreaktivierungen kombinieren, sofern ultimative stromsparende Ausführungen erforderlich sind.

Fortschrittliche Sensoren zur Materialidentifikation

Das Umgebungsbewusstsein von Robotern wird keineswegs auf die reine Navigation oder Kollisionsvermeidung beschränkt bleiben. Beispielsweise dienen Spektralsensorik-ICs wie der AS7343 in Bodenreinigungsrobotern dazu, Bodenbeläge zu erkennen und Wolle von Polyester, Holz oder Keramik zu unterscheiden. Neben der Materialkategorisierung sind Spektralsensoren von ams OSRAM dazu in der Lage, akkurate Messungen durchzuführen, um Reinigungsmaßnahmen abhängig vom jeweiligen Untergrund automatisch zu optimieren.

Von Spektralsensoren durchgeführte Spektralmessungen erkennen Bodenbeläge genauer als optische Kameras mit Unterstützung komplexer Algorithmen und sind zudem einfacher zu implementieren: Das Sensorsystem bedarf ausschließlich Machine Learning-basierter Algorithmen, um ein erworbenes Spektralmuster mit einem gespeicherten Bezugsmuster zu vergleichen.

Lichtsignal-Kommunikation mit Menschen

Optische Technologie kann eingesetzt werden, um Signale an die Außenwelt zu senden oder die Umgebung von Robotern zu erfassen. Neue Lichtprojektionstechnologie stellt Robotern eine angemessene Methode zur Verfügung, um eigene Absichten zu signalisieren. Im Automobilsektor ermöglichte ams OSRAM als erstes Unternehmen die Implementierung von Projektionslicht mittels Mikrolinsen-Arrays, um beispielsweise Abbiegesignale unterhalb der Seitenspiegel auf die Straße zu projizieren.

Roboter könnten derartige Mikrolinsen-Arrays nutzen, um Symbole wie Abbiegepfeile oder pulsierende Ringe um sich herum zu projizieren und damit den eigenen Sicherheitsbereich zu markieren, wie in untenstehender Abbildung dargestellt. Indem sie Informationen oder eigene Absichten mittels Licht mitteilen, können Roboter Menschen auf sehr viel intuitivere Weise dazu auffordern, beiseite zu treten, oder ihnen ausweichen, und zwar ohne nervige Alarmtöne auszulösen oder den Bewegungsablauf von Robotern oder Menschen zu beeinträchtigen.

Fazit

Innovationen in der Robotik bringen aufregende neue Anwendungsfälle auf den Markt. Viele von ihnen sehen vor, dass Roboter spontan und autonom mit Menschen und Gegenständen in ihrer Umgebung interagieren. Fortschrittliche optische Sensorik- und Lichttechnologien von ams OSRAM bilden die Grundlage für die Entwicklung von Robotern der nächsten Generation.