Rollin' Justin

Der humanoide Roboter Rollin Justin
Der humanoide Roboter Rollin Justin

Der humanoide Roboter Rollin' Justin ist eine Plattform für die Forschung im Bereich der Servicerobotik. Einsatzgebiete des Systems sind insbesondere der Haushalt und die Assistenz von Astronauten im Weltraum.
Im Jahr 2008 wurde der Roboter erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

Technische Daten

Größe:
erwachsener Mensch (1,91m)
Gewicht:
ca. 200kg
Freiheitsgrade:
51 (Plattform: 8, Arme: 2 × 7, Hände: 2 × 12, Hals: 2, Torso: 3)
Nominale Nutzlast:
20kg
Energieversorgung:
Batterie mit > 60 min Betriebsdauer
Geschwindigkeit:
2 m/s bzw. 7,2 km/h
Arbeitsraum:
vom Boden bis zu einer Höhe von 2,7m
Besonderheiten:
  • Drehmomentsensoren in fast allen Gelenken
  • 2 Gleichgewichtssensoren (IMU)
  • 2 Stereo-Kameras, 5 RGB-D Kameras
  • nachgiebige, hierarchische Ganzkörperregelung
  • Teilautonomie für terrestrische und extraterrestrische Anwendungen

Systembeschreibung

Rollin' Justins nachgiebige Leichtbauarme und Vierfingerhände machen ihn zu einer idealen Plattform für die Forschung zur feinfühligen, beidhändigen Manipulation. Die mobile Basis ermöglicht einen autonomen Betrieb über eine große Reichweite. Bewegungsdetektions-Sensoren und Stereokameras ermöglichen die 3D-Rekonstruktion der Umgebung des Roboters. Unstrukturierte, variable und dynamische Umgebungen erfordern es, dass der Roboter selbstständig und ohne menschliche Unterstützung handeln kann. Auf der anderen Seite muss der Roboter dazu in der Lage sein, sicher mit Menschen zusammenzuarbeiten. Die vielen aktuierten Freiheitsgrade erlauben es Rollin' Justin, mehrere Ziele gleichzeitig zu verfolgen und dabei eine Aufgabenhierarchie einzuhalten. So kann der Roboter beispielsweise Getränke servieren und dabei die Umgebung beobachten, sich singularitätsfrei bewegen, Eigenkollisionen vermeiden, nachgiebig auf Kollisionen mit der Umgebung reagieren – und das alles, ohne die Getränke zu verschütten.

Mobile Manipulation

Viele Hausarbeiten erfordern es Werkzeuge über eine große Fläche zu bewegen. Das wichtigste Beispiel für eine solche Aufgabe ist die Reinigung, wobei ein Reinigungsgerät entlang einer schmutzigen Oberfläche geführt wird. Eine geeignete Parametrisierung der Aufgabe ist dabei von wesentlicher Bedeutung.

Autonome Aufgabenplanung und -ausführung

Das Lösen beliebiger Manipulationsaufgaben ist eine wesentliche Fähigkeit für humanoide Serviceroboter. Verschiedene Objekte erfordern unterschiedliche Handhabungsmethoden. Daher wurde eine modulare Systemarchitektur entwickelt, um Manipulationsaufgaben im Kontext der involvierten Objekte zu betrachten.

Veröffentlichungen

Ausgewählte Veröffentlichungen die im Zusammenhang mit Rollin' Justin stehen.

Nachgiebige Ganzkörpermanipulation

Eine reaktive, mobile Manipulation mit einer Vielzahl an gleichzeitigen Aufgaben kann realisiert werden, indem man dem Roboter eine Aufgabenhierarchie aufprägt. Dabei stellen die sogenannten Nullraumprojektionen eine hervorragende Möglichkeit dar, eine strikte Hierarchie umzusetzen.

Mechatronisches Design

Das Systemdesign verwendet Vorarbeiten des Instituts, den DLR Leichtbauroboter III (LBR III) und die DLR Hand II. Der Oberkörper auf Basis von LBR-Technologie, sowie die mobile Plattform erweitern den Arbeitsbereich der Arme und Hände. Der Gesamtaufbau ähnelt dabei dem des Menschen.

Lokalisierung von Rollin' Justin in einer simulierten Umgebung
Bild: 1/7, Credit:
DLR (CC-BY3.0)
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Angeleitet aus dem All
Roboter-Experiment „SUPVIS Justin“ zwischen ISS und Oberpfaffenhofen
Bild: 2/7, Credit:
DLR (CC-BY 3.0)
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Feinfühlige Objektmanipulation
Durch die Drehmomentsensorik in den Fingergelenken ist Rollin' Justin in der Lage Aufgaben zu meistern, die ein hohes Maß an Feinfühligkeit verlangen. Ein Beispiel ist das Greifen eines Plastikbechers ohne ihn zu zerdrücken.
Bild: 7/7, Credit:
DLR (CC-BY 3.0)
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Ausgewählte Veröffentlichungen

Eine vollständige Liste aller Veröffentlichungen im Zusammenhang mit Rollin' Justin finden Sie auf unserer Publikationsseite. Eine Auswahl aktueller Publikationen umfasst

  • Schmaus et al., “Knowledge Driven Orbit-to-Ground Teleoperation of a Robot Coworker”, IEEE Robotics and Automation Letters, 5 (1), Seiten 143-150. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. DOI: 10.1109/LRA.2019.2948128 ISSN 2377-3766, 2020.
  • Bauer et al., “Probabilistic Effect Prediction through Semantic Augmentation and Physical Simulation”, In: IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA, Seiten 9278-9284. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 31. May - 31. Aug 2020, Paris, France. DOI: 10.1109/ICRA40945.2020.9197477, 2020.
  • Vogel et al., "An Ecosystem for Heterogeneous Robotic Assistants in Caregiving", accepted for publication in IEEE Robotics and Automation Magazine (RAM), 2020.
  • Sewtz et al., “Robust MUSIC-Based Sound Source Localization in Reverberant and Echoic Environments”, In: 2020 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems. IEEE/RSJ International Conference on Robots and Systems IROS, Las Vegas, USA, 2020.
  • Leidner, “Cognitive Reasoning for Compliant Robot Manipulation”, Springer Tracts in Advanced Robotics, 127. Springer. ISBN 978-3-030-04857-0. ISSN 1610-7438, 2019.
  • Lii et al., „The Robot as an Avatar or Co-worker? An Investigation of the Different Teleoperation Modalities through the KONTUR-2 and METERON SUPVIS Justin Space Telerobotic Missions”, In: Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC. 69th International Astronautical Congress (IAC), Bremen, Germany, 1-5 Oct 2018, Bremen, Germany, 2018.

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