Autonom agierende Automaten übernehmen Aufgaben bei Produktion und Service
Roboter lernen Menschen verstehen

Forscher entwickeln Automaten, die nicht mehr programmiert werden müssen, sondern menschliche Gesten und Sprache begreifen und interpretieren können. Die lernfähigen Maschinen sollen den Menschen, so die Wunschvorstellung der Forschergemeinde, von monotonen Routinearbeiten entlasten.

DÜSSELDORF. Was saust denn da durch die Montagehalle? Zielsicher strebt der Geselle auf Rollen der Bearbeitungsstation zu. In dem schürzenförmigen Auszug an seiner Basis transportiert der flinke Kurier eilige Werkteile. An der Station wird der stählerne Assistent bereits erwartet. Auf bloßen Zuruf des Monteurs hin langt der gelenkige Greifarm des tönnchenförmigen Knirpses in die "Schürze", sucht gezielt nach einem bestimmten Werkstück, ergreift flink das benötigte Teil und setzt es mit dem nötigen "Fingerspitzengefühl" an der richtigen Stelle ein. Dann eilt der Roboter davon zur nächsten Arbeitsstation.

Noch ist die Szene vom alerten Produktionsassistenten, der sich mit Hilfe von elektronischen Augen, Ohren und Tastsinn selbstständig auch in komplexen Situationen orientieren kann, Vision. Aber nicht mehr lange, davon ist Carsten Bruckhoff, Neuroinformatiker an der Ruhr Bochum-Universität überzeugt. Der Forscher entwickelt gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie "anthropomorphe" Roboter. "Menschenfreundlich macht die Maschinen, dass sie sich mit uns durch Sprache und mit Hilfe von Gesten, Blick- und Berührungskontakten unkompliziert verständigen können", erklärt er das Ziel der so genannten "Morpha"-Initiative. Das vom Bundesforschungsministerium mit 10,2 Millionen unterstützte Projekt will Automaten zu verständigen Assistenten für den Einsatz in der Produktion und im Servicebereich weiterentwickeln. Wie das geht, kann der Forscher mit dem Roboter "Cora" demonstrieren, der einige der Aufgaben schon jetzt beherrscht.

Ausgerüstet mit einer am drehbaren "Kopf" angebrachten Stereofarbkamera und einem kräftigen Gelenkarm mit Greifzange schnappt sich der Roboter - bislang ein Torso ohne mobiles Unterteil - auf Bruckhoffs Fingerzeig hin selbstständig das gesuchte Werkzeug aus einem kleinen Haufen von Werkteilen gezielt heraus. Gesteuert wird der Roboter dabei von einer Rechnerstation, die online alle einlaufenden Bildinformationen auswertet und sie an den Roboter weiterleitet. Der konzentriert sich vor allem auf die geometrischen Merkmale der vor ihm liegenden Gegenstände wie Kanten und Winkeln und registriert zudem deren Farbe.

Für Handreichungen wie das Herausgreifen eines bestimmten Teils etwa aus einer Werkzeugkiste ist neben einer ausgefeilten optischen Steuerung viel Sensibilität nötig: "Für den Griff in die Kiste muss der Arm nicht nur drehbar, sondern auch in spezieller Weise abknickbar sein", erläutert Bruckhoff. Deshalb besteht Coras Arm aus sieben Gelenken, die erst ein vollständig freies Hantieren ermöglichen.

Spezielle Silikonmanschetten, die über den Gelenkarm gestreift werden, verleihen dem Roboter das dafür nötige Feingefühl. In die Manschetten eingearbeitete Sensoren registrieren jedes Anstoßen und geben sofort Rückmeldung über die wirkenden Kräfte und ihre Richtung. Die "künstliche Haut" verhindert so unerwünschte Zusammenstöße und veranlasst den Roboter zu feinsten Ausweichbewegungen.

Nicht minder agil und umsichtig gibt sich Coras Bruder, eine Entwicklung des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). "Darf ich mich vorstellen? Ich bin Care-O-Bot, Ihr persönlicher Assistent", macht sich der rundliche Kerl auf Rollen gern selbst bekannt, sobald seine Infrarotaugen ein menschliches Wesen in der Nähe erspäht haben.

Mit zwei in unterschiedlicher Höhe eingebauten Laserscannern tastet der mobile Roboter die Umgebung ab. Sie liefern ihm für die Orientierung ausreichende grundrisshafte Ansichten. Konzipiert als Serviceroboter, den kurze Sprachkommandos zu einfachen Hol- und Bringdiensten befähigen, wird man ihm bald in Hotels, Krankenhäusern und Pflegeheimen begegnen, zeigt sich IPA-Forscher Matthias Hans überzeugt: "Das wird die Mitarbeiter von Zeit raubenden Routineaufgaben wie dem Austeilen von Speisen und Getränken entlasten."

Aufgaben, bei denen "Care-O-Bot" seine Stärke voll ausspielen kann, und die steckt in einer besonderen Softwarearchitektur. Ausgerüstet mit einem so genannten Handlungsplaner, weiß der Roboter Aufträge wie "bringe ein Glas Mineralwasser" erst folgerichtig zu interpretieren und auszuführen.

"Die Anweisung setzt unausgesprochen voraus, dass der Roboter weiß, wo er den Gegenstand findet und dass er, um an sein Ziel zu gelangen, unter Umständen erst andere Aufträge erledigen muss", erklärt der Robotikexperte. Was zunächst als kinderleichte Aufgabe erscheint, kann sich im Detail als verschachtelter Auftrag entpuppen, bei dem herkömmliche Automatenlogik buchstäblich den Geist aufgibt. Dem Handlungsplaner sei dank, weiß der Roboter nun, dass er sich zunächst in die Küche begeben muss, wo der Kühlschrank steht. Von dort entnimmt er die Mineralwasserflasche, öffnet sie und schenkt das Wasser in ein Glas, das er ebenfalls erst von seinem Platz holen muss, um damit wieder zurückzukehren.

Der clevere Roboter kann jedoch noch mehr, wie Matthias Hans weiß: "Er wird zudem als Gehhilfe einsetzbar sein, die sich den individuellen Bedürfnissen Behinderter anpassen kann." Ausgerüstet mit seitlich ausfahrbaren Haltegriffen, messen integrierte Sensoren die vom Benutzer aufgebrachten Kräfte beim unterstützten Gehen. Eine intelligente Steuerung passt dann die Geschwindigkeit des Roboters den momentanen Anforderungen für die Gehgeschwindigkeit an.

Quelle: Handelsblatt

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