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Gewähltes Tag autonome Roboter
ARMAR III. – Haushaltshilfe der Zukunft
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Das KIT entwickelt einen Serviceroboter, der den Menschen imitiert
Wie können Roboter lernen? Diese Frage beschäftigt Ingenieure, Informatiker und Physiker am Institut für Anthropomatik des KIT seit 1999. Sie wollen den Service-Roboter der Zukunft entwickeln – mit komplexen wahrnehmenden und motorischen Fähigkeiten.
Die wissenschaftlichen Arbeiten haben verschiedene Schwerpunkte, darunter als zentrale Entwicklungsaufgabe das Lernen der Roboter durch Imitation. Hierfür stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung. Dabei will man die biologischen Mechanismen des Menschen in der Entwicklung humanoider Roboter mit berücksichtigen. Durch die mechatronische Umsetzung lernen die Wissenschaftler als „Abfallprodukt“ mehr über die kognitiven Prozesse der Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn.
ARMAR werden auch sogenannte Bewegungsprimitive beigebracht, wobei der Roboter den Bewegungsablauf anhand von charakteristischen Schlüsselpunkten selbständig erlernt. Zeigt ihm der menschliche Lehrer einen Vorgang mehrere Male, dann erkennt er durch den Vergleich der visuell beobachteten Daten Schlüsselpunkte für die Bewegung im Raum. Im Gedächtnis von ARMAR sind sämtliche Bewegungsprimitive als eine Art Bewegungsbibliothek abgelegt. Damit kann der humanoide Roboter komplexe Aufgaben in kleine Teilaufgaben herunterbrechen und dann anhand der Speicherdaten selbständig einen Plan zur Lösung der Aufgabe entwickeln.
Weitere Forschungsschwerpunkte mit ARMAR sind auch die Sensorik sowie die Motorik – vor allem das Greifen von Gegenständen mit der erforderlichen filigranen Kinematik einer mechatronischen Hand. Grundvoraussetzung für autonomes Handeln des Roboters ist die komplexe Koordination der motorischen Fähigkeiten einserseits mit der Sensorik und der daraus resultierenden visuellen Wahrnehmung der eigenen Umwelt. Nur mit dieser permanenten Interaktion können Handlungen korrekt ausgeführt werden.
Die am KIT geleistete Forschungsarbeit hat inzwischen schon zu mehreren Generationen von Robotern geführt. Das neueste Modell – ARMAR III. – besitzt nicht nur im deutschen Vergleich außergewöhnliche Fertigkeiten. Die Reportage zeigt, wie er lernt und was er schon kann.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Fest im Griff: wie Justins Hände funktionieren
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Das Greifwerkzeug als mechatronische Meisterleistung
Die Nachbildung der Funktionsweise des menschlichen Greifwerkzeugs ist ein wichtiges Teilgebiet bei der Entwicklung autonomer Roboter. Sie sollen künftig zusammen mit dem Menschen zum Einsatz kommen. Auch am DLR-Institut für Robotik werden unterschiedliche Modelle entwickelt, die an einem Robottorso mit dem Namen Justin erprobt werden.
Eine zentrale Aufgabe ist es, den Händen eines Roboters für das Greifen Feingefühl zu geben. Die Prototypen-Modelle am Institut für Robotik der DLR sind dafür mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet. Die neueste Entwicklung stellt die “anthropomorphe Hand” dar, die Glieder der Finger lassen sich einzeln bewegen, wobei zwei mit Minimotoren betriebene Seile die Sehnen simulieren. Wird das Seil auf eine kleine motorbetriebene Spindel aufgewickelt, krümmt sich das Fingerglied. Soll sich der Finger wieder strecken, steuert eine zweite Motor-Seileinheit die Bewegung in entgegengesetzter Richtung – und zwar nach dem Antriebsprinzip biologischer Muskeln.
Ein Nachteil des Aufspulens der Sehnen ist der relativ große Platzbedarf der Spindeln in der mechatronischen Konstruktion. Robotexperten der Universität des Saarlandes und der Universität Bologna haben in einem Gemeinschaftsprojekt das Verdrillen der Sehnen als platzsparende Variante entwickelt. Zudem lässt sich mit geringem Kraftaufwand eine hohe Zugkraft erzeugen. Die Drill-Hand wird im Rahmen des EU-Projektes DEXMART unter der Mitwirkung weiterer Partner gefördert.
Die Entwicklung von Händen ist ein Trendgebiet der Robotik auf dem Weg zu autonomen Robotern, die künftig mit und für den Menschen arbeiten sollen. In der DLR hat man mit der Entwicklung eines Roboters begonnen, der den Namen Justin trägt. Justin folgt dem Soft-Robotics-Konzept, das heißt, er reagiert feinfühlig auf Interaktionen mit dem Menschen. Der Grad seiner Nachgiebigkeit ist justierbar. HYPERRAUM-TV zeigt in diesem Bericht, welche manuellen Fertigkeiten Justin heute schon hat.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Experten-Interview: Dr. Frank Hoffmann
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Wie Roboter Sehen und Laufen lernen
Inventions-TV spricht mit Dr. Frank Hoffmann vom Institut für Regelungstechnik der Universität Dortmund über Stand und Entwicklungen der Robotik. Themen sind die bildbasierte Regelung und Entwicklungen, mit denen Roboter noch besser sehen lernen, weiter die mobile Robotik und der Weg zu autonomen Robotern sowie der neueste Trend zu Leichtbau-Robotern, die künftig im Produktionsprozess gemeinsam mit Menschen zum Einsatz kommen.
© mce mediacomeurope GmbH 2008
Pionier der autonomen Roboter
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Frühe Siemens-Entwicklung aus den neunziger Jahren
Autonome Roboter sind im Kommen. Inventions-TV zeigt aktuelle Forschungen von der Universität Darmstadt und wirft einen Blick in die Geschichte. Schon Anfang der neunziger Jahre haben Forscher bei Siemens mit autonomen Robotern zu experimentieren begonnen.
© mce mediacomeurope GmbH 2008
