Medienmitteilung
SNF: Bild des Monats Dezember 2006: Ein Multirobotersystem für die
Geruchslokalisierung
2006-12-18T09:00:00
Bern (ots) - Bild und Text unter:
http://www.presseportal.ch/de/galerie.htx?type=obs Einen Geruch bis zur Quelle zurückverfolgen Einen Geruch bestimmen und bis zur Quelle zurückverfolgen mit
einem Heer von kleinen Robotern
Ein neuartiger Ansatz, der im
Rahmen eines Projekts des Nationalen Forschungsschwerpunkts «Mobile
Informations- und Kommunikationssysteme» (NFS MICS) zur Anwendung
kommt, gibt Anlass zu neuer Hoffnung im Bereich Entminung:
Vielleicht muss diese gefährliche Arbeit schon bald nicht mehr von
Menschen und Tieren durchgeführt werden. Geruchs-Sensoren erleben eine rasante Entwicklung. Einige
Detektoren erreichen bereits beinahe die Empfindlichkeit einer
Hundenase. Obwohl diese Technik noch ziemlich kostspielig ist, wird
sie immer häufiger an Flughäfen und Zöllen eingesetzt. Sie bietet
sich dazu besonders an, da ein Sensor im Gegensatz zu einem Hund
weder Schlaf benötigt noch Launen hat. Ausserdem ist es einfacher,
einen Sensor zu regulieren als ein Tier zu dressieren. Allerdings
kann eine elektronische Spürnase den Hund nicht vollständig
ersetzen. Hier kommen die Algorithmen und Arbeiten des Teams um
Prof. Alcherio Martinoli vom Nationalen
Forschungsschwerpunkt «Mobile Informations-
und Kommunikationssysteme» (NFS MICS) ins Spiel. Seit einem Jahr entwickeln die Forschenden Werkzeuge, mit denen
Roboter einen Geruch aufspüren sollen. Die grösste Hürde bei der
Lösung dieser Aufgabe ist die Luft selbst, da ihre Strömungen,
Richtungswechsel und Turbulenzen dafür sorgen, dass sich Gerüche
unregelmässig sozusagen in «Paketen» verbreiten. Schliesslich
hängt die Effizienz der Sensoren natürlich auch von ihrer
Reaktionszeit ab. Die meisten bisher durchgeführten Forschungsarbeiten zum Thema
Geruchslokalisierung beschränkten sich auf den Einsatz eines
einzigen Roboters. Beim MICS-Projekt werden mehrere Roboter
verwendet, und die Erfahrung von Professor Martinoli im Bereich
verteilter olfaktorischer Systeme am California Institute of
Technology (Pasadena, USA) leistet wertvolle Hilfe. «Wir wollen ein
verteiltes System entwickeln, mit dem Gerüche zuverlässiger und
schneller lokalisiert werden können. Damit dieses Ziel erreicht
werden kann, müssen sich die Roboter untereinander verständigen und
koordinieren können», erklärt der Doktorand Thomas Lochmatter. Die
Besonderheit des Projekts besteht in der Programmierung, die den
Robotern einerseits eine enge Zusammenarbeit ermöglicht,
andererseits verschiedene miniaturisierte Module zur
Geruchsdetektion, Kommunikation, relativen Positionsbestimmung,
Windmessung und Navigation auf kleinstem Raum (etwa ein Würfel mit
10 cm Seitenlänge) miteinander verknüpft. So sammeln die Wissenschafter mit einer Armada von einem Dutzend
Khepera III-Robotern Erfahrungen. Diese Roboter wurden in
Zusammenarbeit mit der Firma K-Team in Yverdon (ein Spin-off der
ETHL) entwickelt. Sie sind mit einem Sensor für flüchtige
organische Verbindungen ausgerüstet, der organische Gerüche
(Deodorant, Parfum, Alkohol) aufspürt. Dieser Sensor wurde von
MicroChemical Systems in Corcelles (NE) bereitgestellt. Schnüffelnde Sensoren
Die Roboter werden entweder in einem Windkanal mit stabilen und
reproduzierbaren Bedingungen oder im Freien eingesetzt. In naher
Zukunft möchten die Wissenschaftler die Roboter sogar mit einem
Rohr nach dem Vorbild der Nase ausstatten, mit dem diese Gerüche in
der Luft oder am Boden «erschnüffeln» können. Diese Arbeiten sind
zum Beispiel interessant für die Entminung: Vielleicht können schon
bald Maschinen anstelle von Menschen und Hunden diese gefährliche
Arbeit übernehmen. Gegenwärtig scheint der Ansatz der
Geruchsdetektion jedenfalls am vielversprechendsten, sowohl
hinsichtlich der Risiken als auch der Dauer einer Entminung. Weitere Anwendungsmöglichkeiten des MICS-Projekts sind die
Identifikation von Lecks in Reservoiren und Kanalisationen, das
Aufspüren von Sprengstoff und Drogen oder auch die Suche nach
Verschütteten in Erdbebengebieten. Parallel zum experimentellen Ansatz führen die Forschenden auch
Simulationen durch. Mit Hilfe einer Simulation, die von der Firma
Cyberbotics (ein weiteres Spin-off der ETHL) entwickelt wurde, wird
das Verhalten eines Roboters mit einem dreidimensionalen virtuellen
Modell in möglichst realistischen Situationen untersucht.
Schliesslich arbeitet das Team auch an theoretischen Modellen, um
die Zuverlässigkeit der eingesetzten Algorithmen zu testen. So
kommt diesen Algorithmen beim Zusammenspiel der Sensoren und bei
ihrer zielgerichteten Bewegung eine Schlüsselrolle zu. «Mit diesem Projekt dürften konkrete Fortschritte erzielt
werden, sowohl bei der Entminung, die dringend neuer Lösungen
bedarf, als auch im Bereich der Robotik und der
Informationstechnologie», meint Thomas Lochmatter. Für weitere Informationen:
Thomas Lochmatter
Swarm-Intelligent System Group (SWIS)
Institut für Kommunikationssysteme
Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne
CH-1015 Lausanne
Tel. +41 (0)21 693 12 92
E-Mail: thomas.lochmatter@epfl.ch
http://swis.epfl.ch Text und Bild dieser Medieninformation können auf der Nationalfonds-
Homepage abgerufen werden http://www.snf.ch/medienmitteilung
Permalink:
https://www.presseportal.ch/de/pm/100002863/100521689
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