Robotik Der Roboter, der Ikea-Möbel zusammenbaut

Redakteur: Lisa Marie Waschbusch

Das Zusammenbauen von Ikea-Möbeln hat schon so manchen von uns zur Weißglut getrieben. Jetzt hat sich daran ein Roboter versucht, den Wissenschaftler der Nanyang Technological University in Singapur entwickelt haben. Er baute einen Ikea-Stuhl komplett ohne menschliche Hilfe zusammen.

In Singapur wurde ein Roboter entwickelt, der einen Ikea-Stuhl aufbaut.
In Singapur wurde ein Roboter entwickelt, der einen Ikea-Stuhl aufbaut.
(Bild: Pixabay / CC0 )

So schön das Schlendern im schwedischen Möbelhaus auch ist, spätestens daheim ist der Spaß oft schlagartig vorbei. Denn: Die gekauften Möbel müssen zusammengebaut werden und das Aufbauen oder gar die Anleitung dazu hat schon so manchen zur Weißglut getrieben. Nun haben Wissenschaftler der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur einen Roboter entwickelt, der genau das übernimmt: Er soll innerhalb von zwanzig Minuten den Ikea-Stuhl „Stefan“ autonom zusammenbauen. Doch das ist auch für ihn gar nicht so einfach.

„Für einen Roboter ist die Zusammenstellung eines Ikea-Stuhls mit solcher Präzision komplexer, als es aussieht. Die Aufgabe der Montage, die für den Menschen natürlich sein kann, muss in verschiedene Schritte aufgeteilt werden, wie z.B. das Erkennen, wo sich die verschiedenen Stuhlteile befinden, die zum Greifen der Teile erforderliche Kraft und die Sicherstellung, dass sich die Roboterarme bewegen, ohne zu kollidieren“, so Professor Pham Quang Cuong von der NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering. Künftig solle der Roboter noch autonomer werden und die verschiedenen Schritte des Zusammenbaus durch menschliche Demonstration, das Lesen der Bedienungsanleitung oder gar durch ein Bild des zusammengebauten Produktes erlernen können.

3D-Kamera als Augen, Industrieroboterarme mit Greifern

Der Roboter soll zur Erforschung der geschickten Manipulation eingesetzt werden, einem Bereich der Robotik, der eine präzise Steuerung von Kräften und Bewegungen mit Fingern oder speziellen Roboterhänden erfordert. Bislang sei die autonome Demonstration von geschickter Manipulation allerdings auf elementare Aufgaben beschränkt gewesen, so Professor Pham Quang Cuong.

Pham Quang Cuong und sein Team haben den Roboter mit einer 3D-Kamera und zwei Roboterarmen ausgestattet, die mithilfe von Greifern Objekte aufnehmen können. Das Team kodierte Algorithmen mit drei verschiedenen Open-Source-Bibliotheken, um den Roboter bei der Zusammenstellung des Ikea-Stuhls zu unterstützen.

Der Roboter ist so konzipiert, dass er die menschliche "Hardware" nachahmt, die zur Montage von Objekten verwendet wird: die "Augen" durch eine 3D-Kamera und die "Arme" durch Industrieroboterarme, die in der Lage sind, sechs Achsen zu bewegen. Jeder Arm ist mit Parallelgreifern zur Aufnahme von Objekten ausgestattet. An den Handgelenken sind Kraftsensoren angebracht, die bestimmen, wie stark die "Finger" greifen und wie stark sie Objekte in Kontakt miteinander bringen.

Präzises Arbeiten

Der Roboter startet den Montageprozess, indem er 3D-Fotos der auf dem Boden liegenden Teile macht, um eine Karte der geschätzten Positionen der verschiedenen Teile zu erstellen. Anschließend plant der Roboter mit Hilfe der vom Team entwickelten Algorithmen eine Zweihandbewegung, die schnell und kollisionsfrei ist. Dieser Bewegungspfad muss mit der visuellen und taktilen Wahrnehmung, dem Greifen und der Ausführung integriert werden. Die an den Handgelenken angebrachten Kraftsensoren helfen bei der Ermittlung der erforderlichen Kraft, so dass der Roboter durch Verschieben des Holzdübels auf den Oberflächen der Werkstücke Löcher präzise und konsistent erkennen und dichte Einstiche durchführen kann.

„Die Art und Weise, wie wir unseren Roboter gebaut haben, von den Parallelgreifern bis zu den Kraftsensoren an den Handgelenken, arbeiten alle darauf hin, Objekte so zu manipulieren, wie es der Mensch tun würde“, fügte er hinzu.

Künftiger Einsatz von Robotern

Die Ergebnisse der Forschung sind am vergangenen Mittwoch im Fachmagazin „Science Robotic“ erschienen. Die dreijährige Forschungsarbeit wurde durch Zuschüsse des Bildungsministeriums, des NTU-Innovations- und Unternehmensbereichs NTUitive und der Singapore-MIT Alliance for Research & Technology unterstützt.

Tatsächlich geht es in dem Projekt aber nicht darum, uns künftig das Aufbauen von Ikea-Möbeln abzunehmen. Vielmehr gehe es darum herauszufinden, wo Roboter künftig eingesetzt werden können. Das NTU-Team von Prof. Pham, Forschungskollege Dr. Francisco Suárez-Ruiz und Alumnus Zhou Xian glauben, dass ihr Roboter von größtem Wert sein könnte, wenn es darum geht, spezifische Aufgaben mit Präzision in Branchen durchzuführen, in denen die Aufgaben vielfältig sind und keine speziellen Maschinen oder Montagelinien verdienen. Das Team arbeitet nun daran, den Roboter für die Glasverklebung einzusetzen, die in der Automobilindustrie nützlich sein könnte, und Löcher in Metallkomponenten für die Flugzeugindustrie zu bohren.

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