STMicroelectronics/Scuola Superiore Sant'Anna Gemeinsames Labor für Biorobotik

STMicroelectronics und die in Pisa beheimatete Scuola Superiore Sant'Anna, ein Kompetenzzentrum auf dem Gebiet der Robotik, haben ein gemeinsames Labors gegründet, das sich der Forschung und Innovation im Bereich der Biorobotik, der intelligenten Systeme und der Mikroelektronik widmen wird. Kernpunkte der Forschungsvorhaben sind von der Biologie inspirierte Roboter, intelligente Spielzeuge für anspruchsvolle medizinische Anwendungen und Werkstoffe mit Formgedächtnis.

Zur Unterstützung der erweiterten Forschungstätigkeit im Bereich der biologisch inspirierten Roboter mit menschenähnlichen Strukturen und Verhaltensweisen arbeiten ST und das BioRobotics-Institut der Scuola Superiore Sant'Anna daran, ihr Verständnis der Fortbewegungs-Prinzipien in der Sensorik, Aktorik, Dynamik und Steuerung verschiedener biologischer Systeme auszuweiten. Hierzu wurde in Catania, wo ST bereits F&E-Aktivitäten in der Robotik und Automatisierungstechnik, in der intelligenten Systemintegration sowie in der Erkundung neuer Werkstoffe und Technologien (darunter die Optoelektronik und Elektronik auf Kunststoff) betreibt, ein gemeinsames Laboratorium eröffnet. Die enge Zusammenarbeit, die mit diesem Gemeinschaftslabor möglich werden soll, soll den Weg für ein besseres Verständnis der mechanischen Konstruktion von Körpern und der Organisation ihrer Sensorik und ihres Nervensystems ebnen.

Schon seit fünf Jahren kooperieren ST und die Scuola Superiore Sant'Anna bei der Entwicklung und Förderung fortschrittlicher Roboter und intelligenter Systeme auf der Grundlage von Produkten und Technologien von ST. Zu den absolvierten Projekten gehört DustBot. Diese wissenschaftlichen Zwecken dienende Plattform mit selbstfahrenden und -navigierenden ,Service-Robotern' zum selektiven Einsammeln von Abfall in Stadtzentren konnte 2009 an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt erfolgreich demonstriert werden.

Auf dem Gebiet der intelligenten Systeme - dies sind miniaturisierte, mit Sensorik, Aktorik und Steuerungsfunktionen ausgestattete Geräte - werden im Zuge der Zusammenarbeit bereits die Fähigkeiten intelligenter Sensoren in medizinischen Applikationen erkundet. Gemeinsam entwickeln die Experten von ST und der Scuola Superiore Sant'Anna dazu intelligente, mit Bewegungs- und Drucksensoren ausgestattete Spielzeuge, mit denen sich eine verzögerte Nervenentwicklung und autistische Krankheitsbilder bei Kleinkindern frühzeitig diagnostizieren lassen. Während das Kind mit dem Spielzeug hantiert, werden seine Bewegungen, seine Haltung und die Art und Weise, wie das Spielzeug gegriffen und gehalten wird, fortlaufend vom System überwacht.

Die Forscher gehen davon aus, dass Ärzte damit in der Lage sein werden, neurologische Fehlentwicklungen bei Kindern zu erkennen, noch bevor diese sprechen können. Die Forscher von ST und der Scuola Superiore Sant'Anna erwarten, dass sie zusammen mit medizinischen Einrichtungen und einem Spielzeughersteller innerhalb der nächsten zwei Jahre Prototypen dieser sensorbestückten Spielzeuge für Kleinkinder liefern können, ergänzt durch klare Bedienungsanweisungen für Ärzte.

»Biorobotik und intelligente Systeme werden von grundlegender Bedeutung für die nachhaltige Entwicklung der menschlichen Gesellschaft im 21. Jahrhundert sein und sämtliche Aspekte unserer Lebensqualität, von der Produktion und der Medizin über den intelligenten Haushalt bis zum Umweltschutz verbessern«, erklärt Professor Paolo Dario, Direktor des BioRobotics-Instituts der Scuola Superiore Sant'Anna.

Die Experten von ST und der Scuola Superiore Sant'Anna wollen sich dem Gebiet der humanoiden Roboter widmen. Bei diesen Robotern wird es sich um völlig neue Maschinen mit flexiblen und anpassungsfähigen Eigenschaften handeln. Die mit weichen Körpern ausgestatteten Roboter werden aus Werkstoffen mit Formgedächtnis bestehen und in der Lage sein, physisch, emotional, sozial und vor allem sicher mit Menschen zu interagieren. Ausgestattet mit den richtigen Zutaten für die Realisierung dieser ,Begleitroboter' beabsichtigt das von ST und der Scuola Superiore Sant'Anna betriebene Labor, am Future and Emerging Technologies Programme der EU zur Entwicklung von Begleitrobotern teilzunehmen. Zu den Interessensgebieten des Labors gehört es unter anderem, den Motor im Ellenbogengelenk konventioneller Roboter durch eine Art künstlichen Muskel zu ersetzen, mit dem das System leichter wird und ein natürlicheres Aussehen erhält.

Im Bereich der Biorobotik wird das Gemeinschaftslabor sein Augenmerk auch auf die Verwendung neuer Materialien in fortschrittlichen Applikationen richten, die leichtere, betriebssicherere Roboter hervorbringen werden. Zu diesen neuen Materialien gehören so genannte Formgedächtnislegierungen (auch Memory-Metalle genannt) mit speziellen muskelähnlichen Eigenschaften (z. B. Pseudo-Elastizität und Formgedächtnis). Solche Werkstoffe ,erinnern sich' an ihre ursprüngliche Form und können nach einer Verformung wieder ihre ursprüngliche Form annehmen, wenn sie erhitzt werden. Diese Fähigkeit kann in den unterschiedlichsten Anwendungen, darunter medizinische Ausrüstungen und die Flugzeugtechnik, genutzt werden.

Das neu geschaffene Labor wird eine aktive Rolle im Bereich der von der EPoSS koordinierten Vorhaben und Initiativen auf dem Gebiet der intelligenten Systeme übernehmen.