Für den Durchblick beim Würstchenbraten

Für menschliche Grillmeister gibt es mittlerweile Grillzangen mit eingebauter Taschenlampe – für den Fall, dass die einbrechende Dunkelheit das Auffinden der Würstchen auf dem Rost erschweren sollte. Was uns nur unter gewissen Bedingungen Mühe bereitet, ist für Roboter ein ganz grundsätzliches Problem. Genau damit haben sich die beiden Informatik-Absolventen Michael Suter und Bruno Zimmermann in ihrer Bachelorarbeit auseinandergesetzt. Ihre Aufgabe: Einen Würstchenbratroboter mit einer intelligenten Vision ausstatten und so garantieren, dass der Roboter die Würstchen auf dem Grill erkennen, lokalisieren, ergreifen, wenden und auf den Teller legen kann. Das System besteht aus drei Komponenten: Kamera, Bildverarbeitung und Roboterarm mit Greifer.

Kombination verschiedener Bildfilter

Die Kamera filmt den Grill mit den darauf liegenden Würstchen. Das System kann aufgrund der Bilder aber nicht ohne weiteres erkennen, was Grill und was Würstchen ist. Hier kommt die Bildverarbeitung ins Spiel: Die Kombination verschiedener Bildfilter erlaubt es dem Roboter, zwischen Grill und Würstchen zu unterscheiden. Weil die Farbinformationen der Bilder eher unzuverlässig sind – Würste können aufplatzen, dunkler oder heller sein, der Grill kann je nach Sonneneinstrahlung mehr oder weniger reflektieren – haben sich die Absolventen vor allem auf Informationen zu den Formen gestützt. «Dabei haben wir dem Roboter eigentlich nicht beigebracht, Würstchen zu erkennen, sondern genau umgekehrt: Der Roboter erkennt den Grill und subtrahiert diese Bildbestandteile. Was dann noch übrig bleibt, sind die Würstchen.»

Zange mit kleinen Drehtellern

Weil sämtliche Komponenten fix installiert sind, kann das System aufgrund der umgerechneten Bildinformationen dem Roboterarm genau übermitteln, wo er zugreifen muss. Die Greifer für diesen Roboterarm wurden in einer zweiten Bachelorarbeit im Studiengang Systemtechnik entwickelt. Am erfolgversprechendsten erwies sich ein System mit kleinen gezackten Drehtellern auf jeder Seite der Greifzange. Ergreift die Zange die Würstchen, fallen diese dank der Schwerkraft in eine vertikale Position; mit einer ab- und rückwärtsgerichteten Bewegung werden sie einfach und elegant auf die andere Seite gelegt. Auch das Auflegen der Würste auf den Grill und das Servieren auf den Teller übernimmt der Roboter selbstständig. Eine Zeitschaltuhr sorgt dafür, dass die Würste nicht verkohlen.