Fliegende Roboter schwärmen intelligent

Anhand der von den Sensoren des unbemannten Quadcopters gemessenen Daten werden Wahrnehmungen simuliert, die ein Pilot beim Flug im Cockpit gespürt hätte Bild: Martin Breidt / Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Ein Befehl, viele selbstständige, autonome Handlungsabläufe: Mit Hilfe von Computerprogrammen, -simulationen und Prototypen entwickeln Max-Planck-Forscher die Kommunikation von autonomen Roboter untereinander weiter.

In Filmen wie „Der 200 Jahre Mann" oder „I-Robot" ist es längst Alltag, dass Roboter im Haushalt helfen oder für Menschen zu gefährliche Aufgaben übernehmen. In der Realität steckt die Ausführung noch in den Kinderschuhen. Paolo Robuffo Giordano erforscht am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen die Grundlagen, die für diese Techniken nötig sind. Er und sein Team befassen sich vor allem mit fliegenden Multi-Roboter-Systemen, die von einem menschlichen Operator einen Befehl bekommen, den sie in der Praxis weitgehend autonom ausführen.

Paolo Robuffo Giordano ist Leiter der Arbeitsgruppe für Mensch-Roboter-Interaktionen in der Abteilung Wahrnehmung, Kognition und Handlung unter der Leitung von Heinrich Bülthoff am MPI für biologische Kybernetik. Sein Team experimentiert mit kleinen fliegenden Robotern, den Quadrokoptern, die die Wissenschaftler allgemein als UAVs – Unmanned Aerial Vehicles – bezeichnen. Die etwa vierzig Zentimeter großen Quadrokopter werden in unterschiedlichen Formationen zu vier oder mehr Robotern zusammengestellt, die so programmiert sind, dass sie immer den gleichen Abstand zueinander einhalten. Gesteuert werden sie von einem menschlichen Befehlsgeber.

Lautet der Befehl „Vorwärts fliegen!", fliegen die UAVs vorwärts, ist ein Hindernis im Weg, umfliegen sie dieses selbständig und behalten dabei die vorgegebene Formation bei. Durch ein Force Feedback-Steuergerät bekommt der Pilot Rückmeldung – visuell, akustisch oder fühlbar, je nach Programmierung: Ist ein Objekt im Weg, dem die UAVs ausweichen müssen, lässt sich der Steuerhebel solange, bis sie es umflogen haben, nur noch schwer in die entsprechende Richtung schieben. Über Kameras „sehen" sich die Quadrokopter gegenseitig und regeln autonom ihre relative Positionierung zueinander. Über einen Monitor verfolgen die Wissenschaftler die Anordnung der einzelnen Flugobjekte. „Wir untersuchen die grundlegenden Aspekte dieser Themen, welche für mögliche künftige Anwendungen notwendig sind", sagt der Wissenschaftler.

Auch die Kommunikation der Roboter untereinander entwickeln die Forscher in Multi-Roboter-Systemen weiter. Dazu nutzen sie außer den UAVs auch Computersimulationen für ihre Experimente. Unter anderem werden große Formationen getestet, in denen die Roboter zwar keinen festen Abstand einhalten, aber immer mindestens einen anderen Roboter der Formation mit ihrem Kameraauge im Blick behalten müssen. Inspirationen für seine Forschungsarbeit holt sich Paolo Robuffo Giordano auch in der Natur. Die Schwarmintelligenz der Vögel ist in manchen Aspekten Vorbild für die Multi-Roboter-Systeme.

· Weitere Informationen: www.kyb.tuebingen.mpg.de/de/forschung/abt/bu/hri/humanmulti-robots-interaction.html www.youtube.com/user/MPIRobotics