Roboter Justin bereitet den Tee

Cebit 2009

Serviceroboter, die Haushaltshilfen der Zukunft. Auf der Cebit stellen deutsche Forscher Serviceroboter vor, die künftig im Haushalt zur Hand gehen sollen. Die Maschinenwesen können den Menschen bedienen, Lasten tragen oder nach Anleitung putzen.

6. März 2009 um 20:03 Uhr / Werner Pluta

"Hallo, ich bin Justin" , begrüßt der mannshohe Roboter den Besucher am Stand des Bundesministeriums für Forschung und Wissenschaft in Halle 9. Oben herum sieht der schicke, blaue Roboter durchaus menschlich aus: Er hat einen Oberkörper mit zwei Armen, die in Händen mit vier Fingern enden, und einen Kopf mit Gesicht, aus dem zwei Kameraaugen das Gegenüber anschauen.

Das untere Ende des Torsos ist indes wenig menschlich: ein großer Zylinder, aus dem vier Räder ragen, auf denen sich Justin fortbewegt. Der Roboter soll im Haushalt helfen, erklärt Thomas Wimböck vom DLR. Er kann putzen, das Geschirr auftragen und sogar einfache Speisen zubereiten. Auf der Cebit etwa haben ihn seine Entwickler, Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), darauf programmiert, Zitronentee zuzubereiten.

Video: Cebit 2009 – Die Roboter Care-O-Bot und Justin in Aktion (2:02)

Vor den staunenden Zuschauern nimmt Justin einen Behälter mit Zitronenteegranulat vom Tisch und schraubt es auf. Vorsichtig kippt er es und tippt mit einem Finger der zweiten Hand erstaunlich behutsam auf den Rand, damit das Granulat in das Glas rieselt. Schließlich greift er nach einer Karaffe mit Wasser und gießt den Zitronentee auf.

Diese für einen Menschen recht einfache Handlung ist für einen Roboter eine veritable Leistung: Er muss die einzelnen Objekte für die Handlung erfassen, erkennen und sie lokalisieren. Das bedeutet, seine Kameraaugen erfassen die Objekte, die dann mit einer Datenbank abgeglichen und klassifiziert werden. Das ist nicht immer einfach, da die Ausrichtung der Objekte und Lichtverhältnisse die Erfassung beeinträchtigen kann.

Hat der Roboter einen Gegenstand erkannt und lokalisiert, muss er Bewegungsabläufe für den Griff ausrechnen. Dabei muss er etwa entscheiden, ob er ein Objekt besser von der Seite oder von oben anfassen und wie fest er zugreifen kann. Für das Feingefühl beim Greifen sorgen Kraftsensoren in den Fingern.

Die lassen Justin auch ordentlich zupacken: Eine Getränkekiste zu stemmen, bereite ihm kein Problem, erklärt Wimböck. Der Roboter kann mit jedem seiner Arme 14 Kilo heben. In so einem Fall können die Räder aus dem Fahrwerk ausgefahren werden. Mit der vergrößerten Standfläche von knapp einem Meter mal 80 Zentimeter bekommt Justin einen sichereren Stand. Zum Fahren werden sie dann wieder eingefahren. Dann misst das Chassis rund 70 mal 50 Zentimeter. Damit könne Justin auch in einer engen Wohnung navigieren, so Wimböck.

Vorsicht beim Umgang mit Menschen

Wichtig beim Umgang mit Menschen ist die Sicherheit. Im industriellen Umfeld, wo Roboter in der Produktion eingesetzt werden, lässt sich das einfach lösen: Mensch und Roboter werden getrennt. Die Bereiche mit den Robotern sind abgesperrt. Betritt ein Mensch diesen Bereich, stoppen die Roboter sofort.

Bei einem Serviceroboter für den Haushalt ist ein solches Konzept wenig praktikabel. Die Roboter müssen auf andere Art sicher gemacht werden. Die DLR-Entwickler etwa haben Justins Extremitäten mit Kraftmomentsensoren ausgestattet. Diese nehmen einen Stoß auf und geben nach. Anders als bei der Federung ist das sensorgesteuerte System aktiv.

Die Sensoren lassen sich auch zur Steuerung des Roboters nutzen, erklärt Ioannis Iossifidis von der Universität Bochum: Der Mensch kann dem Roboter beispielsweise einen Lappen in die Hand drücken und die Hand dann über einen Tisch oder einen Schrank führen. Justin nimmt die Bewegung auf und putzt die Fläche selbstständig zu Ende.

Einen anderes Sicherheitskonzept verfolgen die Entwickler vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Der robotische Butler Care-O-Bot agiert mit seinem Arm nur, wenn keine Menschen in der Nähe sind. Für die Interaktion mit dem Menschen hat er ein Tablett, auf dem er Gästen – ganz der klassische Butler – mit einer Verbeugung Getränke anbietet oder auf dem leere Gläser abgestellt werden können.

Anschließend entfernt sich der Roboter diskret in die Küche, wo er das Tablett leer räumt und Getränkenachschub holt. Damit er ungestört mit seinem Arm agieren kann, muss die Küche leer sein. Sensoren in den Wänden warnen, wenn ein Mensch den Raum betritt. Dann nimmt der Roboter – wieder ganz Butler – seinen Arm auf den Rücken.

Hallo, Roboter

Das Tablett dient allerdings nicht nur dem Auftragen. Es ist gleichzeitig ein Touchscreen, mit dessen Hilfe der Roboter gesteuert werden kann, erläutert Christopher Parlitz vom Fraunhofer IPA. Sollte das Tablett voll gestellt sein, muss es aber nicht erst leer geräumt werden, um dem Roboter einen neuen Befehl zu erteilen: Er reagiert auch auf Sprache und auf Gesten. Daneben können die Roboter auch selbst sprechen, um sich selbst oder ihren Status zu erklären.

Für so viel Funktionen und Intelligenz müssen die Roboter über ein gehöriges Maß an Rechenkapazität verfügen. Im Gehäuse des Care-O-Bot arbeiten drei Computer, in Justins Fahrwerk sogar vier. Das macht sich im Gewicht bemerkbar: Justin bringt laut DLR-Mitarbeiter Wimböck knapp 200 Kilo auf die Waage. Davon entfallen etwa drei Viertel auf das Unterteil mit der Technik.

Die Roboter werden im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Deutsche Servicerobotik Initiative (Desire) präsentiert. Deren Ziel ist es nach eigenen Angaben, "die Führungsrolle der deutschen Forschung und Industrie im Bereich der Servicerobotik zu erhalten und auszubauen" . Dieser Initiative gehören neben verschiedenen Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer IPA, der DLR oder der RUB auch einige Unternehmen an, die Roboterteile herstellen: Die Arme von Justin, über die auch der ebenfalls präsentierte Desire-Demonstrationsroboter verfügt, sind ein Kleinserienprodukt des Herstellers Kuka. Auch ein Teil der Sensoren der Roboter wird in kleinen Serien gefertigt.

Bis wir einem Haushaltsroboter das Tischdecken oder Abwaschen überlassen können, wird es, da sind sich die Wissenschaftler einig, noch einige Jahrzehnte dauern.