Collision Detection

Stoßkämpfer. Nehmen wir zum Beispiel einen Staubsaugerroboter. Damit er wirklich allen Staub aufsaugt, muss er eine bestimmte Route fahren, auf der er kein Eck auslässt. Dabei wird er immer wieder mit Blumentöpfen, Stuhlbeinen oder herumliegendem Spielzeug zusammenstoßen. Oft empfindet man dabei einen Moment des Mitleids mit dem zappelnden Wesen, meist aber zu Unrecht: Der Roboter erkennt, dass er kollidiert ist, und berechnet seinen Weg neu, wobei er das entsprechende Hindernis in Zukunft tunlichst meidet. Dass eine gewisse Anzahl an gut abgefederten Minicrashs bei der Arbeit wohl oder übel passiert, ist im Jobprofil des Roboters durchaus vorgesehen. 

Das klingt also eigentlich kollisional kolossal! Aber Manuel Kalus, Herwig Letofsky und Sebastian Novak fanden es unbefriedigend, dass diese selbstfahrenden Roboter eine so hohe Vielfalt an Sensoren benötigen, um einen Zusammenstoß zu registrieren. Das dürfte doch gar nicht so kompliziert sein, oder? Nur eine Art von Sensor, der außerdem flexibel Robotern jeder Form und Größe „umgehängt“ werden kann – das steckten sie sich als Ziel ihrer eigenen Route.  

Mehrere Tests mit Fahrradschläuchen und Klemmringen führten das Trio Staubkorn für Staubkorn an die richtige Lösung heran. Ihr Prinzip: Es gibt zwei Drucksensoren, die durch einen verformbaren Schlauch aus Silikonkautschuk miteinander verbunden sind. Verändert sich die Form des Schlauchs, erkennen die Sensoren die Druckwelle an beiden Enden und geben ein entsprechendes Spannungssignal ab. Dieses wird dann elektronisch umgewandelt und an einen Mikrocontroller weitergegeben. Eine Software misst dann die Länge des Impulses und berechnet den Ort der Kollision. So einfach ist das. 

Die Zusammenarbeit im Team funktionierte weitgehend ohne Zusammenstöße. Während die Kollisionskoalition Fertigungstechnik und angewandte Elektronik an der HTL Mödling sowieso Tag für Tag lernte, musste sie sich die Programmierung von Mikrocontrollern sozusagen im Automotiv-Modus anlernen. Aber wenn schon Roboter aus Fehlern lernen können ...