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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Robotik

Roboterwettbewerb deckt Schwächen auf

Von Carmen Klingler-Deiseroth | 22. Juni 2017 | Ausgabe 25

Beim derzeit größten Roboterwettbewerb der Europäischen Union haben alle Teams mit den Tücken von Softwareschnittstellen zu kämpfen.

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Foto: Foto [M]: EuRoC-Project/Team RSAII/VDIn

Logistik: In einem Warenlager erleichtert das Team „RSAII“ die Kommissionierung. Kollaborierende Roboter haben ihr Umfeld im Blick.

Einen Parcours gibt es nicht, eine einzelne Herausforderung auch nicht. Bei der größten aktuell laufenden, von der Europäischen Union geförderten Roboterchallenge geht es ganz allgemein um Robotikanwendungen in der Produktion, der Logistik und Inspektion im direkten Umfeld der Fertigungsmitarbeiter. In drei Phasen wird der Gewinner des Wettbewerbs ermittelt, der 2014 startete und bis März 2018 dauert. Gerade wurden in Stuttgart die sechs Teilnehmer der letzten Runde ermittelt.

Der European Robotics Challenges (EuRoC)

Rückblende: Zu Beginn hatten sich über 100 Wissenschaftlerteams für die Teilnahme an dem Forschungsprojekt European Robotics Challenges (EuRoC) beworben, dazu noch 16 Systemintegratoren, 76 Endanwender und 20 Technologieentwickler. „Die ersten eineinhalb Jahre waren geprägt von vielen organisatorischen Aufgaben, dem Zusammenbringen und der Auswahl der 15 Teams, die in die zweite Runde gingen“, erinnert sich Jonathan van der Meer, Projektmanager der Challenge. In einer Art Speed Dating konnten sich die Teilnehmer der unterschiedlichen Disziplinen beschnuppern und ihre „Dreamteams“ bilden – ein Novum für einen Roboterwettbewerb.

In der zweiten Phase bekamen jeweils fünf Teams pro Anwendungsbereich eine Förderung von je 375 000 € sowie den Zugang zu führenden Robotikplattformen und Unterstützung von den gastgebenden Einrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie die ETH Zürich.

Stark beeindruckt zeigten sich die Wissenschaftler zum Abschluss der zweiten Wettbewerbsphase im Mai von dem offenen und tiefen Einblick in reale Herausforderungen, den ihnen Endanwender gewährten. Konkrete Anwendungen weitestgehend zu automatisieren, war eine willkommene Abwechslung zu ihrem wissenschaftlichen Alltag. Auch für Konsortialpartner wie den Augsburger Roboterhersteller Kuka ist der Wettbewerb ein Gewinn, weil es dabei nicht um Standardautomatisierungsprobleme geht. „Gemeinsam mit den Teilnehmern und dem Konsortium konnten wir neue Funktionalitäten für echte Anwendungsfälle entwickeln“, hebt Daniel Braun, Projektleiter für das Projekt EuRoC bei Kuka hervor.

Foto: EuRoC-Project/Team GRV-Catec

Fliegender Co-Worker: Mit seiner Drohne erreichte das Team „GRV-Catex“ die letzte Runde des Wettbewerbs.

Da die Anwendungen in der Produktion, der Logistik und Inspektion sehr unterschiedlich sind, wurde ein rein objektives Bewertungssystem entwickelt – ebenfalls eine Innovation des Wettbewerbs. „Hierzu schätzten die Teams zunächst selbst den Schwierigkeitsgrad ihrer zuvor definierten Ziele ein. Dann schätzen ihn die anderen Teams. So entstand ein ausgewogenes Punktesystem für die Jury“, erläutert Wettbewerbsmanager van der Meer.

In der Schaffensphase sahen sich manche Teams mit unvorhersehbaren Schwierigkeiten konfrontiert, wie etwa einem beim Transport irreparabel zerstörten Roboter. Es musste ein neuer Roboter her und mit ihm ein neues Schutzkonzept. Oder der Roboter machte einfach nicht das, was er sollte. „Euphorie und Verzweiflung wechselten sich oft ab“, erinnert sich Ramez Awad, Projektmanager in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA, das die Challenge im Bereich Produktion begleitet.

Mit einer Schwierigkeit hatten alle Teams zu kämpfen, die mit dem in der Wissenschaft und Servicerobotikszene beliebten Betriebssystem ROS (Robot Operating System) arbeiteten: Die Kommunikation zwischen den quelloffenen Softwareprogrammen (Open Source) zu den in der Regel proprietären Schnittstellen der Roboter funktionierte nicht ohne weiteres. Daher mussten viele Treiber für ROS selbst geschrieben werden. Zudem waren die Bewegungen darin nicht so fein abgestuft, wie es sich mancher Teilnehmer für seine Herausforderungen gewünscht hätte. Oft waren daher im Wettbewerbsverlauf Aussagen zu hören wie: Wären die Hersteller offener mit ihren Schnittstellen, wäre mit den sensitiven Robotern oder Manipulatoren auch mehr möglich. „Helfen würde, wenn es standardisierte Schnittstellen für Standardbefehle wie ‚Lineare Bewegung‘, ‚Trajektorie abfahren‘ und Ähnliches gebe“, hebt der Roboterexperte vom Fraunhofer IPA hervor.

Seitens der Technologieentwickler gibt es ebenfalls Bedenken zum Einsatz offener Standards. Kuka-Projektleiter Braun stellt dazu fest: „Nicht alle Codes in ROS sind gut gepflegt und verfügen über eine hohe Funktionsgüte. Hier fehlt es an einer Stelle, die zertifizierte Funktionalitäten bereitstellt.“ Wie er sagt, unterstütze Kuka die von Wissenschaftlern geschätzte Open Source hauptsächlich im Rahmen von Forschungsprojekten beispielsweise dieses Wettbewerbs und arbeitet nicht direkt daran.

„Für unsere Industriekunden sind uns die Aspekte Sicherheit und Echtzeitfähigkeit wichtig und das ist nicht der Fokus von ROS“, erläutert Braun. An der von beiden Seiten letztendlich geforderten Standardisierung arbeitet das europäische ROS-Industrie-Konsortium, das vom Fraunhofer IPA 2014 gegründet wurde.

Welche Teams nun in die dritte Phase kommen und ihre Anwendung zu Ende entwickeln dürfen, wurde im Rahmen eines Workshops am Fraunhofer IPA in Stuttgart entschieden. Im Mai präsentierten die 15 Teams dort ihre Projekte. Dabei wurden die Konzepte von einer mit Roboterexperten besetzten Jury kritisch hinterfragt, besonders der wirtschaftliche Aspekt musste des Öfteren erläutert werden. Jetzt hat die EU-Kommission die Teilnehmer der nächsten Phase bestätigt. Die zwei besten Teams jeder Disziplin (siehe Kasten) erhalten nun nochmals je 210 000 € für die Weiterentwicklung der Produkte.

Zu den Finalisten, die jetzt von der EU-Kommission bestätigt wurden, gehört unter anderem das Team Piros, das sicher kooperierende Roboter zum Be- und Entladen von CNC-Fräsmaschinen einsetzt. Das Team RSAII nutzt kollaborierende Roboter dagegen zur Bestellvorbereitung in Warenlagern. Bei den Teams TUM Flyer und GRV-Catec werden Drohnen zur Inspektion von Gebäuden sowie Industrieanlagen genutzt. Der Gewinner des Wettbewerbes soll auf der Branchenmesse Automatica im Juni 2018 in München bekannt gegeben werden.

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