Paderborn. Robotik-Labor im Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn ermöglicht internationale Forschung mit Roboterexperimenten
Großbrand in einer Fabrikhalle, die Rettungskräfte sind vor Ort. Sie schicken Roboter nacheinander in das Gebäude, die sich im Innern positionieren, um eine Kommunikations-Infrastruktur aufzubauen. Mit ihren Sensoren untersuchen sie die Umgebung. Die gesammelten Informationen senden sie nach draußen an die Leitstation der Einsatzkräfte, damit diese sich ein genaueres Bild vom Einsatzort machen und effizienter handeln können.
Damit Roboter in einem solchen Rettungsszenario robust und effizient funktionieren, entwickelt Andry Tanoto in der Fachgruppe von Professor Christoph Scheytt im Heinz Nixdorf Institut (Universität Paderborn) mikroelektronische Komponenten und Systeme für Szenarien, in denen eine Vielzahl von Robotern miteinander kommuniziert. „Das Besondere in diesen sogenannten mobilen Ad-hoc-Netzwerken ist, dass es keine feste Infrastruktur mit Sendemasten gibt wie bei der Handy-Kommunikation. Hier bilden die Roboter die Sendestationen. Sie müssen immer miteinander in Kontakt bleiben und dürfen sich nicht zu weit voneinander entfernen“, beschreibt Tanoto.
Das Verhalten der Roboter wird mit Algorithmen programmiert und am Computer simuliert. Dann muss sich die Theorie realen Einflüssen stellen, wie Wärme, Fahrbahnuntergrund oder dem Fahrverhalten der Roboter. Im Robotik-Labor des Heinz Nixdorf Instituts wurde mit Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft eine Experimentierplattform für solche Multi-Roboter-Experimente installiert. Die sogenannte Telewerkbank bietet Raum für bis zu 64 Miniroboter. Hier können reproduzierbare Experimente mit Robotern in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt werden. „Durch einen Greifarmroboter können wir immer exakt gleiche Teststrecken für die Roboter aufbauen. Funktioniert ein Experiment nicht so wie geplant, verändern wir den Algorithmus und lassen das Experiment unter gleichen Bedingungen erneut ablaufen, um zu testen, ob es dann besser funktioniert.“ so Tanoto. Die Telewerkbank ermöglicht auch die Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen. Via Kamera und Internet können Wissenschaftler weltweit Experimente auf die Paderborner Technik zugreifen.
Sind Simulation und Experiment erfolgreich verlaufen, werden entsprechende mikroelektronische Bausteine entwickelt, die eine ressourceneffiziente und kostengünstige Lösung bieten. Diese werden in die Roboter integriert. „Wir gelangen über die Anwendung zur Systemintegration. Diese Entwicklungstiefe gibt es in der universitären Forschung heute selten“, sagt Tanoto.