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Humanoide Roboter im Blickpunkt

Fortsetzung, Teil 2

 

Funktionalitäten im humanoiden Aufbau

 

In der aktuellen Wahrnehmung der Roboterentwicklung drängt sich hierzulande ein Vergleich geradezu auf. Denn der Deutsche Zukunftspreis 2017, der mit 250.000 Euro dotiert ist und von Bundespräsident Walter Steinmeier Ende November letzten Jahres in Berlin für die Entwicklung eines smarten Roboters an das Start-up Franka Emika GmbH aus München verliehen wurde, lenkt den Blick auf die jüngste Erfolgsbilanz deutscher Roboterentwicklungen, zu deren Highlights die MRK gehört. Unter dem Schlagwort »Mensch-Roboter-Kooperation« (MRK) soll nämlich auch eine Brücke von den humanoiden Robotern zur realen industriellen Roboterwelt gebaut werden, und dieser Weg hat immer noch etwas mit der Wirtschaftlichkeit einer Roboterapplikation zu tun. Denn bei aller Begeisterung für Kuri und dessen Freunde darf nicht vergessen werden, dass die Investition in einen industriell nutzbaren Roboter im oberen fünfstelligen Eurosegment und weit darüber beginnt. Und solche Investitionen müssen sich in der Regel durch die Anwendung amortisieren lassen.

Die Grundlagen für solchermaßen »humanoide Roboter« mit Potenzialen für die Industrie hat –zumindest in Deutschland – das in Oberpfaffenhofen-Weßling - in der Nähe von München -  angesiedelte Institut Robotik und Mechatronik des Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erarbeitet. Dort wurde nämlich die Roboter-Entwicklungsplattform Justin geschaffen, deren Funktionen und Eigenschaften erst in zweiter Linie für den industriellen Anwendungsfall vorgesehen waren. Bei Justin ging und geht es vielmehr um die Funktionalitäten, mit denen ein Roboter in menschliche Anwendungsbereiche »hineinwachsen« kann, und zwar sowohl in irdischen als auch weltraummäßigen Aufgabenbereichen. Die Plattform Justin beginnt mit einem »humanoiden« Aufbau: Justin verfügt über zwei Arme, die unabhängig voneinander und kollisionsfrei bewegt werden können. Des Weiteren verfügt Justin über Hände mit Fingern, mit denen Gegenstände ohne die sonst obligatorischen »Greifflächen« erfasst und bewegt werden können. Die Version Rolling Justin basiert auf einer Fahreinheit, mit der Justin mittels elektrischer Fahrantriebe bewegt werden kann. Inzwischen kann der Roboter das Ladekabel eigenständig in eine Ladesäule stecken bzw. aus selbiger herausnehmen.

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Die Roboter-Entwicklungsplattform Justin wurde vom Institut Robotik und Mechatronik des Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erarbeitet. Bei Justin ging und geht es vielmehr um die Funktionalitäten, mit denen ein Roboter in menschliche Anwendungsbereiche »hineinwachsen« kann, und zwar sowohl in irdischen als auch weltraummäßigen Aufgabenbereichen. Die Plattform Justin beginnt mit einem »humanoiden« Aufbau: Justin verfügt über zwei Arme, die unabhängig voneinander und kollisionsfrei bewegt werden können. Justin wird vom DLR inzwischen in unterschiedlichsten Ausführungen genutzt. Bild: DLR

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Mechatronik in extrem verpackter Ausführung: Die Abbildung links zeigt das Innenleben des Roboterarms einer früheren Version (Jahr 2009) der DLR-Entwicklungsplattform Justin. Im Bild rechts oben ist das Innenleben des Vorläufers der DLR-Fünffingerhand zu sehen. Hierbei wird das extrem enge Packaging von Mechanik und Elektronik einschließlich der elektrischen Verbindungsleitungen erkennbar. Das untere rechte Bild zeigt den Versuch, die Sensorik und sonstigen »Nervenstränge« eines Roboterarms mitsamt einer Fingerhand durch Elektronik zu realisieren. Die drei Abbildungen wurden im Jahr 2009 bei der Fachmesse Automatica aufgenommen. Fotos: Klinker

Die Barrieren zwischen Robotern und Menschen entfallen

 

Bereits seit dem Jahr 2009 gehört die MRK-Funktionalität zum Standard im Robotik- und Mechatronikzentrum des DLR-Instituts Robotik und Mechatronik. Der Roboter Justin »folgt« den dort tätigen Forschern auf´s Wort. Die Maschine ist so groß wie ein Mensch, verfügt über zwei Kameraaugen im Kopf und hat riesige, mehrfingrige Hände. Unzählige Sensoren am Körper des Roboters spüren die Berührung der Bediener und tragen dazu bei,  dass Justin sich den Bewegungen des jeweiligen Bedieners butterweich anpassen kann. Dabei bestimmt eindeutig der Mensch, wo es lang geht, heißt es dazu in einer DLR-Beschreibung. Ein solches Szenario wurde auch im Rahmen eines Weltraum-Projekts erprobt, in dem ein Astronaut in der ISS-Station aus dem Weltraum den in Oberpfaffenhofen befindlichen Justin gesteuert hat. Dass ein solches Unterfangen auch in entgegen gesetzter Richtung möglich ist, wurde mit dem Projekt ROVKISS (Robotik-Komponenten-Verifikation auf der ISS) demonstriert. Denn auch im Weltraum arbeitet bereits ein DLR-Roboterarm, der von der Erde aus gesteuert wurde: ROKVISS sitzt an der Außenhülle der Internationalen Raumstation. In dem Projekt ging es darum, vom Boden aus einen Roboter im Weltall zu steuern und die Kräfte zu spüren, mit denen er auf an einer speziell geformten Kontur entlangfährt und auf seine Umgebung drückt.

 

Roboter mit künstlicher Intelligenz

 

Für das Experiment METERON (Multi-Purpose End-to-End Robotic Operation Network) wurde Roboter Justin als Mitarbeiter zumindest optisch auf den Mars versetzt, um dort möglichst selbstständig - Aufgabe für Aufgabe - Solarpaneele zu inspizieren, zu warten und dem Astronauten im Orbit immer wieder Rückmeldungen für die nächsten Arbeitsschritte zu geben. Am 2. März 2018 wählte der amerikanische Astronaut Scott Tingle an Bord der Internationalen Raumstation ISS auf einem Tablet die gewünschten Kommandos aus, und Roboter Justin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) führte im irdischen Labor in Oberpfaffenhofen - wie verlangt - die notwendigen Arbeiten an einer Solaranlage aus. Durch die Künstliche Intelligenz des Roboters war dieser in der Lage, viele Aufgaben eigenständig abarbeiten zu können. Dadurch wirkten sich die sogenannten Laufzeiten der Interaktion Astronaut-Roboter nichtnachteilig aus.

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Roboter mit künstlicher Intelligenz

Beim jüngsten Weltraum-Experiment »SUPVIS Justin« führten vom 2. März 2018 der Roboter Justin als Befehlsempfänger und der der amerikanische Astronaut Scott Tingle als Befehlsgeber eine Fernbeziehung aus: Der amerikanische Astronaut Scott Tingle an Bord der Internationalen Raumstation ISS wählte auf einem Tablet die gewünschten Kommandos aus, und Roboter Justin führte im irdischen Labor in Oberpfaffenhofen - wie verlangt - die notwendigen Arbeiten an einer Solaranlage aus. Bilder: DLR

Dafür hatten die Ingenieure des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik dem Roboter die notwendige künstliche Intelligenz beigebracht, damit dieser Teilaufgaben selbstständig und ohne detaillierte Befehle ausführen konnte.

Für das Experiment wurde Roboter Justin »optisch« auf den Mars versetzt, um dort möglichst selbstständig - Aufgabe für Aufgabe - Solarpaneele zu inspizieren, zu warten und dem Astronauten im Orbit immer wieder Rückmeldungen für die nächsten Arbeitsschritte zu geben. Die künstliche Intelligenz lässt den Roboter viele Aufgaben eigenständig abarbeiten - dadurch sind die Astronauten unabhängiger von Kommunikationsverzögerungen, die eine kontinuierliche Steuerung bei so großer Entfernung erschweren würden. Gleichzeitig wird die Arbeitsbelastung des Astronauten reduziert, weil dieser der Aufgaben an den Roboter übertragen kann.

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