Hochperformanter 3D-Stereosensor für die Robotik
Millimetergenaues Sehen
Autonome Navigation und Echtzeiterkennung sind die Schlüssel zum erfolgreichen Einsatz von flexiblen Robotern. Das Münchner Start-up Roboception hat nun einen 3D-Stereosensor vorgestellt, der gängige Robotersysteme sehr flexibel macht.
Der 3D-Sensor rc_visard ist aufgrund intuitiver Benutzerschnittstellen mit geringem Installationsaufwand auch für ungeschultes Personal mit allen gängigen Robotersystemen einsetzbar. (Bild: Roboception GmbH)
„Heutzutage erfordert der zuverlässige Betrieb robotischer Systeme nicht nur eine speziell angepasste Umgebung, in der diese agieren können; für die Einrichtung und Wartung ist außerdem eine große Menge an Fachwissen von Nöten, so dass nur ausgewiesene Experten die Systeme überhaupt in Betrieb nehmen können“, erklärt Dr. Michael Suppa, Geschäftsführer von Roboception. „Solche individuellen technischen Lösungen führen oft zu hohen Kosten und eingeschränkter Flexibilität. Darüber hinaus sind die derzeitigen Lösungen in der Regel sehr teuer, was zusammen mit den Einrichtungskosten eine Automatisierung von Kleinserien unrentabel macht. Mit unserem 3D-Stereosensor rc_visard adressieren wir genau dieses Problem.“ Im Rahmen der Hannover Messe wurde der Sensor nach zweijähriger Entwicklungszeit erstmals vorgestellt: Mit einer Kommissionierungsapplikation, in der ein Industrieroboter ausgewählte Objekte aus a priori unbekannten Positionen eines Regals nahm und sie zunächst in einer Kiste ablegte, um diese später wieder auszuräumen.
Zeit- und ortsbezogene Daten in Echtzeit
Der rc_visard ermöglicht es Robotern nicht nur, zeit- und ortsbezogene Daten in Echtzeit zu generieren, sondern auch, diese Systeme mit stabiler, nahtloser und infrastrukturfreier Navigation auszustatten. Mittels visueller inertialer Odometrie erfasst der Sensor seine aktuelle Position und Ausrichtung millimetergenau. Eine geringe Latenz erlaubt eine direkte Verarbeitung der Daten. Der passive Stereosensor erkennt seine Umgebung sowohl bei natürlichem Licht als auch in geschlossenen Räumen mit schlechter Beleuchtung. Präzise Bilddaten werden auch bei schnellen Bewegungen zuverlässig erstellt, so dass selbst unvorhergesehene Erschütterungen die Datenerfassung nicht beeinflussen. Zudem können problemlos mehrere Sensoren störungsfrei auf engem Raum (ko)operieren. Der Sensor liefert neben den Kamera- und Disparitätsbildern auch Qualitäts- und Konfidenzbilder, die in derselben Auflösung wie das Disparitätsbild ausgelesen werden können. Während das Qualitätsbild ein Maß für die Exaktheit der Tiefenmessung angibt, kann das Konfidenzbild genutzt werden, um zu bestimmen, wie sehr dem Messwert vertraut werden kann. Auch für die probabilistische Auswertung mit Lern-algorithmen oder zur Erzeugung konsistenter Weltmodelle sind diese Daten von Bedeutung.
Ein Industrieroboter kann mit dem Sensor rc_visard ausgewählte Objekte aus a priori unbekannten Positionen eines Regals nehmen. (Bild: Roboception GmbH)
Intuitive Bedienung für Nicht-Experten
„Wir sind davon überzeugt, dass der rc_visard nicht nur in 80 Prozent der heutigen Aufgaben der Robotik gewinnbringend eingesetzt werden kann, sondern dass dieses universelle 3D-Kamerasystem es auch erlauben wird, robotische Anwendungen flexibler zu machen und so ganz neue Einsatzbereiche zu erschließen.“, erklärt Dr. Suppa. Die erfassten Daten werden direkt im Sensor verarbeitet und benötigen keine externe Rechenleistung – eine gute Voraussetzung auch für mobile Robotersysteme. Der 3D-Sensor ist mit allen gängigen Robotersystemen kompatibel und kann über Standard-Interfaces wie Rest-API, ROS oder GenICam angebunden und konfiguriert werden. Dadurch sind die Roboteranwendungen sofort einsatzbereit. Dabei sind weder eine umfangreiche Robotikexpertise noch detaillierte Programmierkenntnisse notwendig: „Es ist die Bedienbarkeit durch ungeschultes Personal, die unser Produkt wirklich einzigartig macht“, so Dr. Suppa weiter: „Wir arbeiten seit der ersten Codezeile mit Interaktionsdesignern zusammen und haben eine extrem anwenderfreundliche Benutzerschnittstelle entwickelt.“ Aufgrund dieser interaktiven Web-Oberfläche ist der rc_visard intuitiv nutzbar und der Installationsaufwand minimal. Der 3D-Sensor ist derzeit in zwei Größen erhältlich: Unterschiedliche Basisabständen optimieren den Sensor für den Einsatz im Nah- oder im Fernbereich.
Anwendungsspezifische On-Board-Funktionalitäten
Das im Lieferumfang enthaltene Softwarepaket ermöglicht die zuverlässige Bestimmung der Position des Sensors im Raum und die Generierung eines Tiefenbildes. Weitere, eher anwendungsspezifische On-Board-Funktionalitäten wie Bin Picking und SLAM, sind optional erweiterbar. Ganz im Sinne des Unternehmensleitsatzes Sense – Reason – Act gilt Gleiches für externe Softwarekomponenten wie beispielsweise eine kundenspezifische Objektdatenbank, in der Objekteigenschaften wie Geometrie, Erscheinungsbild und Greifpunkte abgelegt sind – was es dem Roboter ermöglicht, die Objekte in jeder Position zu erkennen und automatisch zu greifen. Zusätzlich können die Objekte auch in einem 3D-Weltmodell abgebildet werden, in dem der Roboter seine Bewegungen autonom planen kann, so dass ein Teach-In für die Applikation weitestgehend entfällt. Alle Softwareelemente von Roboception sind modularisiert, was sie mit anderen Software-Bibliotheken kompatibel macht.
Der neue 3D-Stereosensor liefert neben den Kamera- und Disparitätsbildern auch Qualitäts- und Konfidensbilder. (Bild: Roboception GmbH)
