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Roboter-Konferenz Humanoids: Roboter haben noch längst nicht alles im Griff

Roboter, die auf zwei Beinen laufen und mit den Armen agieren oder Gegenstände greifen, müssen ihren Körper ganzheitlich beherrschen.

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Um einen Gegenstand richtig greifen zu können, legt ihn sich der Roboter ersteinmal zurecht.

(Bild: Universität Bonn, AIS (Screenshot))

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Wenn jemand den aufrechten Gang in Perfektion beherrscht, dann sind es Seiltänzer. Sie halten sich beim Balancieren auf dem Drahtseil oder der breiteren Slackline extrem gerade, sodass der Drehimpuls des Oberkörpers gegen null geht und der Massenschwerpunkt sich nicht verlagert, auch wenn die Beine bewegt werden. Entscheidend dafür ist die Nachgiebigkeit in Knie- und Fußgelenken.

Das sind die wesentlichen Erkenntnisse einer Studie, die Kevin Stein an der Universität Heidelberg durchgeführt und auf der Roboter-Konferenz Humanoids in Toronto vorgestellt hat. Elf Versuchsteilnehmer wurden beim Balancieren auf einer Slackline beobachtet. 45 Marker, die an ihrem Körper befestigt waren, erlaubten eine genaue Aufzeichnung ihrer Körperbewegungen, wenn sie auf dem Seil stillstehen, vorwärts oder rückwärts laufen sollten. Beteiligt waren sowohl geübte Slackliner als auch komplette Anfänger sowie Teilnehmer, die durch andere Sportarten wie Tanz oder Kampfsport Erfahrung mit Körperbalance hatten. Ein Ziel des Experiments war es, Indikatoren für die Erhaltung des Gleichgewichts zu identifizieren und möglichst zu quantifizieren, wie auch den Lernprozess besser zu verstehen.

Studien wie diese zeigen, dass trotz beeindruckender Videoaufnahmen von Robotern, die mit spektakulären Aktionen immer wieder für öffentliche Aufmerksamkeit sorgen, das Problem des zweibeinigen Gehens noch längst nicht gelöst ist. Unterstrichen wird das durch die Vielzahl der auf der Tagung diskutierten Ansätze zur Bewegungskontrolle, die sich an den auftretenden Kräften oder auch an der Position und Geschwindigkeit der einzelnen Gliedmaßen orientieren können und wiederum von der verwendeten Hardware abhängen. Zudem ist das Gehen wiederum nur ein Teilaspekt der humanoiden Robotik: Die Roboter sollen ja nicht nur hin und her laufen, sondern mit ihren Armen und Händen sinnvolle Aufgaben erledigen können. Das Greifen und Manipulieren von Objekten war daher ein weiteres Thema, das in vielen Vorträgen erörtert wurde.

Dabei reicht es nicht aus, den Greifer zu steuern: Immer ist der gesamte Roboter gefordert. Bei den Experimenten, von denen Takayuki Murooka (Tokyo University) berichtete, ging es etwa darum, eine Schaufel zu handhaben und damit in lockerer oder festerer Erde zu graben. Der dafür verwendete Roboter Jaxon musste eine geeignete Körperhaltung einnehmen, um die Schaufel unter die Erde schieben zu können. Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass die dafür erforderlichen Kräfte im Voraus nicht bekannt waren.

Ohnehin ist Griff nicht gleich Griff: Eine Tasse greift man unterschiedlich, je nachdem, ob man daraus trinken oder sie in die Spülmaschine stellen will. Ein Mensch kann einen unvollkommenen Griff mit seiner Fünf-Finger-Hand in der Regel leicht korrigieren. Roboter, die oft nur über Zwei-Finger-Greifer verfügen, haben es da schwerer. Silvia Cruciani von der Königlichen Technischen Hochschule Stockholm zeigte, wie ein zweiter Arm dafür genutzt werden kann: Ein Hammer, der nicht optimal gegriffen war, wurde vom anderen Arm in die richtige Position geschoben. Auch hier kommt es auf die Kontrolle der Kräfte an, damit der Hammer weder herunterfällt noch so fest gegriffen wird, dass er sich nicht verschieben lässt.

Überzeugender wirkte der Ansatz, den Dmytro Pavlichenko (Uni Bonn) vorstellte: Hier greift der Roboter das Objekt mit einem Arm und präsentiert es dem zweiten Arm so, dass dieser es für die jeweils gewünschte Nutzung gleich richtig greifen kann. Im Video wird das am Beispiel eines Pflanzensprühers und einer Gießkanne demonstriert. Das System sei in der Lage, auch bislang unbekannte Objekte auf diese Weise zu handhaben, sofern sie einer bekannten Objektklasse zugeordnet werden können, so Pavlichenko.

Das Video zeigt, wie ein Roboter sich einen Gegenstand zurechtlegt, um ihn richtig greifen zu können. (Quelle: Universität Bonn, AIS)

Besonders schwierig ist das Greifen verformbarer Objekte wie etwa Kleidung. Carme Torras (Universitat Politécnica de Catalunya) untersucht das im Rahmen des EU-Projekts Clothilde. In einem Video zeigte sie, wie ein Roboter ein Poloshirt faltete und die Aufgabe von Lernschritt zu Lernschritt besser bewältigte. Der Roboter müsse in der Lage sein, ein Kleidungsstück zu erkennen, auch wenn es völlig ungeordnet vor ihm liegt. Er müsse dann die notwendigen Griffe identifizieren, um die Kleidung in die gewünschte Form zu bringen. Entsprechende Lernverfahren sollen im Laufe des Projekts entwickelt werden.

Bemerkenswert waren Torras' Bemerkungen zu sozialen und ethischen Fragen der Robotik. Während sonst bei Robotik-Konferenzen häufig auf die Science-Fiction geschimpft wird, weil sie Ängste schüre und überzogene Erwartungen wecke, bezog Torras, die selbst den Sience-Fiction-Roman "The Vestigal Heart" geschrieben hat, sich ausdrücklich positiv auf das Literaturgenre. In Anlehnung an ein Zitat des SF-Autors Neal Stephenson betonte sie, dass Science-Fiction soziale und ethische Aspekte von Wissenschaft und Technologie viel besser konkretisieren könne als wissenschaftliche Abhandlungen und daher in der öffentlichen Debatte unbedingt eine wichtige Rolle spielen müsse. "Wir müssen uns bewusst sein, dass wir von der Technologie, die wir entwickeln, wiederum selbst geformt werden", mahnte sie zum Schluss ihres Vortrags.

Weitere Infos zu humanoiden Robotern auf der Humanoids 2019:

(olb)