ARMAR-6: Kooperativer Roboter in industriellen Umgebungen

Manchmal sind es kleine Handgriffe, die den Alltag in einem Industriebetrieb erschweren. Der am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelte humanoide Roboter ARMAR-6 unterstützt die Beschäftigten und ist dabei nicht mehr auf eine bestimmte Aufgabe festgelegt. Vielmehr schaut er sich wichtige Fähigkeiten und Bewegungen bei seinen menschlichen Kollegen ab – und lernt dabei ständig dazu.

Die große, schwer zugängliche Maschine in der Werkhalle ist defekt, ein Bauteil im Inneren muss ersetzt werden. Und das schnell, sonst steht die Produktion still. Ein Techniker ist bereits im Einsatz, aber ohne ein spezielles Werkzeug geht die Reparatur nicht weiter. Der Mitarbeiter müsste sich jetzt eigentlich wieder aus dem Inneren der defekten Maschine herauswinden, um es zu holen – und riskiert dabei, die empfindliche Elektronik zu beschädigen.

Sein Assistent ARMAR-6 hat die Situation aufmerksam verfolgt, das richtige Werkzeug proaktiv geholt und dem Techniker gereicht. Gestützt hat sich der humanoide Roboter dabei auf seine Erfahrung im Einsatz, gepaart mit seiner Fähigkeit, die richtigen Schlüsse zu ziehen. Der Techniker kann jetzt das Bauteil tauschen und die Produktion geht ohne größere Störungen weiter.

Neue Wege in der Mensch-Roboter-Kooperation

Generell sind Roboter in der Fertigungstechnik längst im Einsatz. Allerdings handelt es sich dabei meist um automatisierte Maschinen, die für spezielle Einzelaufgaben in Produktionsstraßen optimiert und oftmals durch Plexiglas oder Metallkonstruktionen vom Menschen getrennt sind. Selbstständig lernende humanoide Roboter wie ARMAR-6 unterscheiden sich davon deutlich.

Zum einen durch seine menschenähnliche Bauweise, insbesondere aber durch eine erweiterte Zielsetzung. Ausgestattet mit Künstlicher Intelligenz kann der Roboter selbstständig Wartungsaufgaben übernehmen und erkennen, wenn seine menschlichen Kollegen Hilfe benötigen. Im täglichen Einsatz wird er mit ganz unterschiedlichen Situationen konfrontiert, die bei seiner Programmierung nicht vorhersehbar sind. ARMAR-6 lernt daraus und entwickelt Lösungen, ähnlich einem Menschen.

Wahrnehmen und kommunizieren

Entwickelt wird ARMAR-6 von einem Team von Wissenschaftlern um Professor Tamim Asfour vom Institut für Anthropomatik (IAR) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Sie konzipieren den Roboter bewusst als Assistenten, der direkt mit dem Menschen zusammenarbeitet. 3D-Kameras ermöglichen die Wahrnehmung von Personen und Objekten, Lasersensoren sorgen für kollisionsfreie Bewegung, Drehmomentsensoren in allen Armgelenken für eine variable Kraftverteilung, die eine enge Zusammenarbeit mit dem Menschen erst ermöglicht. Kommunizieren kann ARMAR-6 durch natürliche Sprache. Überwacht und verarbeitet wird das alles von vier Computern.

Durch seine KI unterscheidet sich ARMAR-6 von konventionellen Robotern in heutigen Industriebetrieben. Neue Fähigkeiten eignet er sich bei allen Tätigkeiten an, etwa wenn er eine Bohrmaschine weiterreicht. Sein System ermöglicht es ihm zu entscheiden, wie und wie fest er greifen muss, sein menschlicher Kollege gibt ihm zusätzliche Anweisungen. Nicht nur durch exploratives Lernen, sondern besonders mittels Teaching und Coaching durch den Menschen wird der Erfahrungsschatz der KI Tag für Tag immer größer. So ergänzen sich Mensch und Maschine immer besser.

Noch lange nicht ausgelernt

Noch muss ARMAR-6 viel lernen, doch in naher Zukunft wird er in der Industrie nicht nur Kosten sparen, sondern auch den Arbeitsalltag vereinfachen können. Er wird gefährliche, körperlich anstrengende oder repetitive und gleichzeitig immer komplexere Aufgaben selbstständig übernehmen oder im Team assistieren. Seine Fähigkeit, aktiv zu lernen, ist dabei der Schlüssel zum Erfolg. Denn für Roboter gilt dasselbe wie für den Menschen: Man lernt nie aus.

Quelle: Lernende Systeme – Plattform für künstliche Intelligenz