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Donnerstag, 18. Mai 2017, Ausgabe Nr. 20

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Roboter

„Keine falschen Erwartungen wecken“

Von Hans-Arthur Marsiske | 20. Februar 2015 | Ausgabe 08

In fest vorgegebenen Strukturen kommen mobile Roboter bereits gut klar. Eine große Herausforderung bleiben weiterhin Umgebungen, die sich dynamsich verändern. Der neue Care-O-bot sowie ähnliche Konzepte stellen sich dieser anspruchsvollen Aufgabe.

CareRobot
Foto: Phoenix Design

Flexibler Helfer: Wahlweise zeigt das Display runde, leuchtende „Augen“ oder Informationen für den Bediener. Konzepte wie der Care-O-bot 4 werden immer ausgefeilter.

Am auffälligsten sind die Augen. Was heißt Augen: Eigentlich sind es nur zwei hell leuchtende Kreise auf dem ebenfalls runden, schräg angebrachten Display am oberen Ende des Roboters, aber es braucht nicht viel Fantasie, um darin ein Gesicht zu erkennen. Es erinnert ein wenig an den futuristischen Roboter Eve aus dem Film „Wall-E“ – und das ist kein Zufall.

Tatsächlich haben sich die Forscher bei der Gestaltung des neuen Care-O-bot 4 unter anderem an Animationsfilmen orientiert. Die vierte Version des seit 1998 am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) entwickelten Serviceroboters, die Ende Februar bei den Schunk Expert Days erstmals einem größerem Publikum präsentiert wird, versucht damit einen Spagat: Einerseits soll ein zu menschenähnliches Aussehen vermieden werden, um nicht „falsche Erwartungen hinsichtlich der Fähigkeiten“ des Roboters zu wecken, wie Projektleiter Ulrich Reiser erklärt. Andererseits sollen die Verhaltensweisen menschlich sein, um eine Kommunikation über Mimik und Gesten zu ermöglichen.

Das erfordert auch im Körperbau ein Minimum an menschlicher Anmutung. So hat der Care-O-bot nicht nur die stilisierten Augen bekommen, sondern auch einen beweglichen Rumpf und Kopf sowie zwei seitlich angebrachte Arme – allerdings nur in der kompletten Ausbaustufe.

Wer mit weniger Beweglichkeit auskommt, kann den Roboter auch in einer abgespeckten Version einsetzen, etwa mit nur einem Arm, ganz ohne Arme, mit nur drehbarem Rumpf oder als reine Transportplattform. „Die verschiedenen Module sollen von den Nutzern problemlos selbst zu kombinieren sein“, so Reiser. „Kostendämpfende Konstruktionsprinzipien“ sorgten zudem dafür, dass der Roboter selbst in der zweiarmigen Version billiger sein werde als das Vorgängermodell.

Die modulare Bauweise soll dem Roboter, der ursprünglich für den Einsatz in der Pflege konzipiert wurde, neue Anwendungsfelder erschließen, etwa als Haushaltshilfe, Kellner, Hotelrezeptionist, Lagerarbeiter oder Produktionshelfer. Damit reagiert Care-O-bot 4 auf die zunehmende Annäherung der ehemals getrennten Service- und Industrierobotik.

Während die bislang fest montierten Industrieroboter nach und nach flexibler werden und sich in kleinen Schritten in neue Aufgabenbereiche bewegen, zeigt sich, dass die mobilen Serviceroboter ihren komplexen Einsatzfeldern in Haushalt, Büro oder Gewerbe noch nicht gewachsen sind. Sie müssen sich daher noch auf überschaubare und realisierbare Teilaufgaben beschränken.

Wichtig ist dabei die Sicherheit im engen Kontakt zwischen Mensch und Roboter. Beispielsweise kann der Automatische Produktionsassistent (Apas) von Bosch, Gerlingen, ein Roboterarm, der manuell dorthin gerollt wird, wo er gerade gebraucht wird, mithilfe kapazitiver Sensoren die Annäherung eines Menschen wahrnehmen und die Bewegung noch vor der Berührung stoppen.

Apas wurde von der Berufsgenossenschaft Holz und Metall Mainz als erstes Robotersystem für Industrieanwendungen im kollaborierenden Betrieb zertifiziert.

Ähnlich sensibel reagiert der Leichtbauarm LBR iiwa von Kuka aus Augsburg, der z. B. in einer Konzeptstudie als Küchenassistent in Krankenhausküchen die menschlichen Mitarbeiter von anstrengenden Arbeiten am Portionierband entlasten könnte. Die genormten Tabletts, auf denen die Speisen zusammengestellt werden, erleichtern dabei die Programmierung des Greifvorgangs, mit dem das Tablett vom Band genommen und in einen Servierwagen geschoben wird.

Mobile Manipulation in unstrukturierter Umgebung ist dagegen nach wie vor ein ungelöstes Problem. Bewegliche Roboter mit Greifarmen werden daher bis auf weiteres nur dort zum Einsatz kommen, wo es um die Handhabung standardisierter Objekte in klar definierten Bewegungsabläufen geht. So kann sich der Lynx Handler von Adept Technologie, Dortmund, zwar durch Umgebungen bewegen in denen auch Menschen dynamisch unterwegs sind. Er ist dabei weder auf Führungssysteme auf dem Boden oder an der Decke angewiesen.

care BU 2

Sehender Greifer: Ein in der „Einfingerhand“ integriertes Kamerasystem hilft dem Greifer, sich auch in unübersichtlichen Umgebungen zuverlässig zu orientieren und sicher zuzugreifen.

Greifen kann der Roboter allerdings nur SMIF Pods, standardisierte Aufbewahrungssysteme die in der Halbleiterproduktion genutzt werden, um Wafer von der Umgebung zu isolieren und vor Verunreinigungen zu schützen.

Auch der Scout von Roth & Rau – Ortner in Dresden ist in erster Linie als markerunabhängiges Transportsystem für Halbleiterfabriken und andere reine Produktionsumgebungen konzipiert. Der Roboter, der in Zusammenarbeit mit Metra Labs in Ilmenau entwickelt wurde und auf deren Roboter Scitos G5 beruht, kann wie der Care-O-bot 4 unterschiedlich konfiguriert und ebenso mit einem Arm ausgestattet werden. Wie die schienengebundene Transportplattform ARC3 von der österreichischen Firma Servus, werden Varianten mit einem Roboterarm von Schunk angeboten. Diese übernehmen das automatische Be- und Entladen des Transportmoduls.

Die Hardware ist da. Neben dem Schunk-Arm und dem LBR iiwa von Kuka gibt es etwa den 6-achsigen Roboterarm Roberta der GomTec in Seefeld, der bei einem Eigengewicht von 19,5 kg Werkstücke bis 8 kg handhaben kann und mit einer Betriebsspannung von 24 V für mobile Anwendungen geeignet ist. Auch die Programmierung durch Vormachen der Bewegungen ist inzwischen erprobt. Sinnvolle Anwendungen für diese mobilen Manipulatoren zu finden bleibt aber eine Herausforderung.

Noch ist es offen, wer die mobile Manipulation zuerst meistert: die aus der Industrierobotik hervorgehenden Ansätze oder die der Servicerobotik.

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