Der Roboter wird zum Kollegen

Intelligente Roboter für flexiblen Einsatz in der Industrie. Aus der Serienfertigung sind Roboter nicht mehr wegzudenken. Sie sind stärker als Menschen und ermüden nicht. Derzeit werden sie immer für eine bestimmte Aufgabe eingesetzt. Forscher aus München wollen Roboter intelligenter machen, so dass sie flexibler und zusammen mit Menschen eingesetzt werden können.

5. November 2009 um 16:05 Uhr / Werner Pluta

Wo Roboter in der Industrie arbeiten, sind sie meist allein auf weiter Flur. Um Unfälle zu verhindern, arbeiten Mensch und Roboter im Normalfall getrennt. Das möchten die Wissenschaftler vom Münchner Exzellenzcluster CoTeSys (Cognition for Technical Systems) ändern. Sie stellen sich vor, dass in der Fabrik der Zukunft Menschen und Roboter eng zusammenarbeiten. Dafür entwickeln sie im Rahmen des Projekts JAHIR (Joint Action for Humans and Industrial Robots) Roboter, die mit ihren menschlichen Kollegen kommunizieren, von ihnen lernen und sie bei der Arbeit unterstützen.

Sichere Zusammenarbeit

Oberstes Gebot bei der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ist Sicherheit. Solange Roboter nicht intelligent genug sind, menschliches Verhalten zu interpretieren, werden sie durch Schutzzäune von ihren menschlichen Kollegen getrennt. Ein Ziel des Projektes ist es deshalb, intelligente Roboter zu bauen, die Menschen in ihrer Umgebung wahrnehmen und am besten noch erkennen oder sogar vorausahnen, was sie vorhaben.

Viele Aktionen kündigen Menschen verbal, viele aber auch nonverbal an. Menschen verstehen solche Signale, die andere aussenden und können darauf reagieren. Ziel ist, auch Robotern solche kognitiven Fähigkeiten zu implementieren. Damit begeben sich die Wissenschaftler auf ein ganz neues Feld: "Die robuste, durch Computer gestützte Erkennung nonverbaler Kommunikation ist bisher in der Wissenschaft noch nicht ausreichend erforscht worden" , sagt Frank Wallhoff, JAHIR-Projektleiter und Spezialist für Mensch-Maschine-Kommunikation.

Blicke, Gesten und Blutdruck

Damit diese nonverbale Kommunikation am Arbeitsplatz auch für Roboter verständlich wird, analysieren die Wissenschaftler im Rahmen des Projekts, wie Menschen am Arbeitsplatz interagieren. Dazu haben sie Probanden mit Sensoren ausgestattet und sie mit der Kamera beobachtet. So wollten sie herausfinden, wie sie sich bewegen oder wie sie Erfolg, Unzufriedenheit oder Absichten mit Blicken, mit Mimik und Gesten oder sogar durch Änderungen im Blutdruck und der Hautfeuchtigkeit äußern. Daraus wollen sie Signale erkennen, die sie Robotern beibringen wollen.

Kognitive Fähigkeiten heißt für einen Roboter jedoch nicht nur, dass er erkennen kann, was ein Mensch vorhat. Er soll sich auch aktiv an der Arbeit beteiligen, also anstehende Aufgaben erkennen und entsprechend umsetzen. Wie der Arbeitsplatz eines solchen Roboters aussehen kann, zeigt CoTeSys in einer Modellfabrik. Dort ist ein mit kognitiven Fähigkeiten ausgestatteter Industrieroboter im Einsatz.

Arbeitsplatz mit Roboter

Der Arbeitsplatz ist mit verschiedenen Kameras ausgestattet, die die Umgebung und die menschlichen Kollegen des Roboters überwachen. So erfassen Infrarot-Tiefenbildkamera, Videokamera und Laserscanner, was der menschliche Kollege gerade tut und wo Werkstücke auf dem Arbeitstisch liegen. Der Mensch trägt eine Datenbrille, die zeigt, wohin er schaut. Über ein Mikrofon kann er Anweisungen geben. Diese Informationsquellen vermittelten den aktuellen Stand der Montage, welche Bauteile als Nächstes gebraucht werden, sogar ob der menschliche Kollege vom Montageplan abgewichen ist. "Daraus zieht er seine Schlüsse, bereitet die nächsten passenden Teile vor oder greift nach dem Elektroschrauber, um das Werkstück zuzuschrauben, sobald der Wissenschaftler es ihm hinhält" , erklärt Martin Ostgathe, Projektleiter in der Modellfabrik. Mit der Zeit werde der Roboter dabei immer besser, da er aus neuen Situationen Regeln für künftiges Handeln ableitet.

Nach Angaben der European Robotics Technology Platform werden im Jahr 2011 weltweit 18 Millionen Roboter im Einsatz sein. Seit gut 30 Jahren arbeiten Roboter in der Industrie, vor allem in Produktionshallen, in denen Großserien etwa von Autos gebaut werden. Ihr Vorteil ist, dass sie bestimmte Aufgaben mit gleichbleibender Präzision erledigen, ohne zu murren und ohne zu ermüden. Würden Roboter intelligenter und könnten mit Mensch zusammenarbeiten, ließen sie sich künftig auch in Produktionsumgebungen einsetzen, wo es sich derzeit wegen des Aufwands nicht lohne, so CoTeSys.