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Roboter-Konferenz Humanoids: Wenn Roboter über lockere Schrauben stolpern

Ist bei einem Roboter eine Schraube locker, dann muss er angemessen reagieren können und sich selbst reparieren – oder sogar erweitern.

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Im Experiment konnte sich der PR2-Roboter von Willow Garage selbst erweitern.

(Bild: Willow Garage)

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Der Hinweis, bei jemandem sei "eine Schraube locker", wird bei Menschen in der Regel als Beleidigung aufgefasst. Bei Robotern dagegen kann das eine durchaus wörtlich gemeinte Warnung darstellen. Die sollte der Roboter verstehen und angemessen darauf reagieren können.

Takayuki Murooka (University of Tokyo), der auf der Konferenz Humanoids in Toronto von Experimenten mit einem sich selbst reparierenden und erweiternden Roboter berichtete, räumte allerdings ein, dass dieser auch von selbst Fehlstellungen seiner Gelenke feststellen könne. Das könne etwa bei einem täglichen Abgleich der wahrgenommenen Positionen der Gliedmaßen mit den erwarteten geschehen. Dabei erweise es sich als vorteilhaft, wenn ein Roboter über seine eigenen CAD-Konstruktionsdaten verfügen würde. Bei einer festgestellten Abweichung helfen ihm diese Daten, eine lockere Schraube zu identifizieren, die der Fehlstellung am nächsten ist.

Ein eigener Algorithmus ermöglicht dem Roboter das richtige Greifen des Werkzeugs, ebenso wie das Umgreifen, wenn die Drehung die Grenzen der Beweglichkeit des Roboterarms erreicht hat. Neben der Reparatur loser Teile kann die Fähigkeit, Schrauben zu drehen, natürlich auch dazu genutzt werden, den eigenen Körper zu erweitern. Im Experiment befestigte der Roboter PR2 einen Haken an seiner Seite, um dort eine Tasche aufhängen zu können, ähnlich wie Menschen sie über der Schulter tragen würden. Zukünftig sollen Roboter sich merken können, welche Schrauben sich in der Vergangenheit gelockert haben, um sie bei einer regelmäßigen Kontrolle besonders aufmerksam zu prüfen.

Diese Fähigkeit zur Selbstheilung ist ein kleiner Schritt in Richtung der Vision, die Zheng Xie vom chinesischen Hersteller UBTech formulierte: Roboter, die sich selbst herstellen. Bislang werde der humanoide Roboter Walker noch manuell gefertigt, sagte Xie, hob aber hervor, dass UBTech die erste Firma weltweit sei, die humanoide Roboter in Serienfertigung produziere. Deren Einsatzort sollen Privathaushalte sein.

Was sie dort nach Möglichkeit vermeiden sollten, ist Hinfallen. Bei humanoiden Robotern, deren Größe ungefähr der eines erwachsenen Menschen entspricht, bedeutet ein Sturz bislang immer noch teure und zeitraubende Reparaturen. Mit dem Festdrehen einer Schraube ist es da in der Regel nicht getan. Andererseits lassen sich Stürze auf Dauer aber auch nicht ausschließen. "Am Ende siegt immer die Schwerkraft", brachte es ein Konferenzteilnehmer auf den Punkt.

Haushalts-Roboter wie der Walker dürfen bei Haushaltstätigkeiten nicht hinfallen. (Quelle: UBTECH Robotics)

Humanoide Roboter müssen daher in der Lage sein, sicher zu fallen. Dazu gehört zunächst die Fähigkeit, den Sturz möglichst früh zu erkennen, erklärte Luca Rossini (Politecnico di Milano). Dann müsse der Roboter eine Pose berechnen und einnehmen, die den potenziellen Schaden minimiert. In der von ihm vorgestellten Studie, die in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erarbeitet wurde, wurde der Roboter als mehrgliedriges, umgedrehtes Pendel modelliert. Ähnlich wie beim Judo gehe es dann darum, den Aufprall auf möglichst viele Kontaktpunkte, in diesem Fall die verschiedenen Glieder des Pendels zu verteilen, so Rossini.

Das von Rossini und seinen Forscherkollegen entwickelte Kontrollverfahren zeigte gute Ergebnisse sowohl bei Stürzen nach vorne wie auch nach hinten. Allerdings sei die dafür erforderliche Rechenkapazität noch zu hoch, um es in Echtzeit einzusetzen. Eine Alternative könnte darin bestehen, eine begrenzte Anzahl von vordefinierten Sturzmustern abzuspeichern, die dann schnell genug online abgerufen werden könnten. Getestet haben die Forscher ihr Verfahren mit dem DLR-Roboter TORO – allerdings nur in der Simulation. Eine experimentelle Erprobung des vorgeschlagenen Verfahrens bleibe zukünftigen Studien vorbehalten.

Weitere Infos zu humanoiden Robotern:

(olb)