Jacobs-Forscher navigieren Unterwasserroboter erstmals durch Zeichensprache

Kabellose Kommunikation

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Beim Feldversuch in Kroatien steuern Taucher einen Unterwasserroboter durch ihre Gesten.

Bremen - Von Viviane Reineking. Um in oftmals unwirtlichem Gelände unter Wasser besser forschen und arbeiten zu können, sind häufig spezielle Roboter im Einsatz – beispielsweise bei archäologischen Untersuchungen im Ozean. Gesteuert werden sie über lange Kabel. Wissenschaftler der Jacobs-Universität haben jetzt einen Weg gefunden, über Gesten mit den Maschinen zu kommunizieren.

Für die Bremer Forscher ist es ein „Durchbruch in der Mensch-Maschine-Kommunikation“: Bei Feldtests konnten sie erstmals einen Unterwasserroboter durch Zeichensprache navigieren, indem diese über eine spezielle Kamera in für den Roboter verständliche Befehle umgesetzt wurde. Die Feldversuche im kroatischen Biograd waren Teil des EU-Projektes „Caddy“. Hier erforschen Wissenschaftler mehrerer europäischer Institute und Universitäten – darunter ein Team um Andreas Birk, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Jacobs-Uni – wie die Zusammenarbeit zwischen Tauchern und Robotern möglichst reibungslos ablaufen kann.

Bislang mussten die Roboter mit Kabeln verbunden werden, um Signale mit Befehlen entgegennehmen und reagieren zu können. Birk und seine Kollegen haben jetzt ein 3D-Wahrnehmungssystem entwickelt und nach eigenem Bekunden erfolgreich getestet.

Dazu haben sie den Unterwasserroboter „Artu“ des Projektpartners „Consiglio Nazionale delle Ricerche“ („Nationaler Forschungsrat“, CNR) – eine große italienische Forschungseinrichtung – mit einer Stereokamera mit eigenem Verarbeitungs-und Auswertungsmodul ausgestattet, die es ihm ermöglicht, die Zeichensprache zu verstehen und umzusetzen.

Um den Taucher mit seinen Händen erfassen und erkennen zu können, ist das 3D-System des Roboters mit robusten Softwarekomponenten ausgestattet. In Echtzeit kann der Roboter so die Bilder verarbeiten und Körperteile erkennen und verfolgen. Damit die Maschine die Anordnung der Hände bei der Zeichensprache interpretieren kann, hat die „Robotics-Group“ an der Bremer Privatuni zudem spezielle Softwarekomponenten entwickelt, die aus der Anordnung der Finger, Hände und Arme einzelne Zeichen und auch längere Sequenzen von Kommandos erkennen können.

So kann ein Taucher dem Roboter zum Beispiel signalisieren, dass er ein Foto eines Objekts anfertigen, ihm folgen oder auftauchen soll. Auch komplexere Anweisungen seien möglich: etwa der Befehl, eine Karte über eine bestimmte Fläche zu erstellen.

Eine Herausforderung sind den Forschern zufolge die teils schwierigen Sichtverhältnisse unter Wasser. Die verwendeten Handlungsvorschriften, auch als Algorithmen bezeichnet, müssen deshalb sehr robust sein und auch noch mit qualitativ minderwertig und teilweise fehlerhaften Daten funktionieren. Gleichzeitig ist eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erforderlich, um die Interpretation der Gesten in Echtzeit zu ermöglichen.

„Wir sind sehr stolz, dass unser System zur Erkennung von Taucher-Gesten die ersten Tests unter realen Bedingungen so gut bestanden hat“, so Birk. „Das öffnet komplett neue Wege für die Unterwasser-Robotik.“

www.jacobs-university.de

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