Expertenbeitrag

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Fachredakteurin für Wirtschaft und Technik

Humanoide Roboter Humanoide Roboter dringen überaus gelenkig in die Welt des Menschen

Zunehmend agieren menschenähnliche Roboter in Umgebungen, die bisher nur für den Menschen geschaffen waren. Mit den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten wird sich die VDI-Zukunftskonferenz „Humanoide Roboter 2016“ beschäftigen, die am 13. und 14. Dezember in Aschheim bei München stattfindet.

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Der hominide Roboter Charlie besitzt die Fähigkeit, seine Haltung an die jeweilige Gegebenheit anzupassen.
Der hominide Roboter Charlie besitzt die Fähigkeit, seine Haltung an die jeweilige Gegebenheit anzupassen.
(Bild: DFKI GmbH, Daniel Kühn)

„Humanoide Roboter bieten das bei weitem größte Spektrum an Möglichkeiten für einen Einsatz im Team mit dem Menschen. Sie können aufgrund ihrer Morphologie und kinematischen Struktur nahezu jede für den Menschen gemachte Umgebung beherrschen und stellen bei Beachtung einiger Randbedingungen auch psychologisch die geringste Barriere für eine Mensch-Roboter-Kooperation dar“, beschreibt Prof. Dr. Frank Kirchner, Standortleiter des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) Bremen und Leiter der Arbeitsgruppe Robotik an der Universität Bremen, die Relevanz der Thematik.

Im industriellen Umfeld seien mit Blick auf einen Einsatz der humanoiden Roboter einerseits spezielle Umgebungen relevant, in denen der Mensch akut oder latent gefährdet ist. „Zum anderen sind es alle Bereiche, bei denen durch körperliche Zwangshaltung mittel- und langfristige Schädigungen oder Beeinträchtigungen zu erwarten sind. Und ein anderes Feld werden Assistenten sein, die es dem Menschen erlauben, sich auf kognitiv anspruchsvolle Aufgaben zu konzentrieren“, so Kirchner, der als Konferenzleiter durch die Veranstaltung führen wird, zum Anwendungsspektrum.

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Gestaltung und Design humanoider Roboter

Aufgrund der immer komplexeren Morphologien von Robotern sind ganzheitliche Ansätze wie die Ganzkörperregelung (Whole Body Control) notwendig, um die große Anzahl von Gelenken zu steuern und mehrere Aufgaben parallel ausführen zu können. Das betrifft nicht nur humanoide Roboter, sondern auch mobile Manipulatoren mit einem oder mehreren Armen. Lösungsansätze dazu wird Dr.-Ing. José de Gea Fernández, Teamleiter Roboterregelung am DFKI Robotics Innovation Center in Bremen darstellen. Außerdem wird er über die Entwicklung von modularer und übertragbarer generischer Software für Robotersysteme unterschiedlicher Morphologie sprechen. „Diese ist von großer Bedeutung, um die Programmierung von Robotern zu vereinfachen – auch mit Blick auf Industrie 4.0. Roboter müssen flexibel und schnell anpassbar an kleine Losgrößen sein“, sagt de Gea Fernández. Fachkräfte könnten einfacherweise den Roboter selbst programmieren. Zudem könne eine generische Software für Roboter verschiedener Hersteller genutzt werden.

Im industriellen Umfeld ist Relevanz für die Ansteuerung von mobilen Manipulatoren, welche komplexe und eventuell parallele Interaktionsaufgaben mit der Umgebung durchführen, groß. De Gea Fernández nennt Beispiele: „Ein Arm hält ein Objekt, währenddessen ein zweiter Arm am Objekt operiert. Oder ein humanoider Roboter bohrt, auf einer Leiter stehend, ein Loch in die Wand. Über seine eigentliche Aufgabe hinaus muss er dann seine Körperhaltung bewahren und das Gleichgewicht halten können.“

Multi-Funktionalität eines hominiden Roboters

Ein Einsatz von robotischen Systemen, sei es um den Menschen bei seiner Arbeit zu unterstützen oder um Aufgaben zu übernehmen, die für den Menschen eine reelle Gefahr darstellen, rückt auch immer mehr in den Fokus der Politik und der Öffentlichkeit. Daniel Kühn, Projektleiter am Robotics Innovation Center Bremen des DFKI, wird einen hominiden Roboter vorstellen, der die Fähigkeit besitzt, seine Haltung an die jeweilige Gegebenheit anzupassen. Ist das Gelände uneben und schwer begehbar, bewegt sich der Roboter mit einem vierbeinigen Gang fort, ist hingegen ein Überblick über das Gelände gewünscht oder sollen manipulative Aufgaben durchgeführt werden, wechselt der Roboter in eine zweibeinige Pose.

„Zunächst einmal handelt es sich bei dem Roboter, den wir Charlie nennen, um ein System, mit dem Grundlagenforschung betrieben wird. In einer industriellen Anwendung würde sich das System vorrangig zur Unterstützung des Menschen in sogenannten hybriden Teams eignen. Der Roboter kann bei der Montage helfen, indem er autonom Bauteile oder Werkzeuge holt und diese dem Menschen anreicht. Oder er wird für eine parallele Qualitätskontrolle genutzt, bei der mittels bildgebender Sensorik Bauteile überprüft werden und Charlie bei erkannten Makeln und Fehlern seinen menschlichen Kollegen gegebenenfalls eine Nachbearbeitung empfiehlt“, erläutert Kühn das breite Spektrum der Einsatzmöglichkeiten.

Durch Maschinenethik Lügen verhindern

An der Hochschule für Wirtschaft FHNW in der Schweiz wurde von März bis August dieses Jahres der Lügenbot entwickelt, ein Chatbot, der so sehr lügt, dass sich die Balken biegen. Die Idee dazu formulierte Oliver Bendel erstmals bereits 2013 in seinem Artikel „Der Lügenbot und andere Münchhausen-Maschinen“.

„Die Maschinenethik fragt nach der Moral von Maschinen und konzipiert und implementiert üblicherweise moralische Maschinen; auch unmoralische sind möglich. Mit dem Lügenbot-Projekt haben wir gezeigt, dass man Münchhausen-Maschinen, speziell einen lügenden Chatbot, umzusetzen vermag. Wir können damit auf die Gefahren solcher Maschinen hinweisen und Empfehlungen geben, wie man sie vermeiden und abwehren kann“, erklärt Prof. Dr. Oliver Bendel vom Institut für Wirtschaftsinformatik der FHNW in Windisch in der Schweiz.

Fest steht: Chatbots und virtuelle Assistenten spielen wieder eine Rolle – auf Websites und auf Smartphones. Die Erkenntnisse aus dem Lügenbot-Projekt können dazu verwendet werden, verlässliche und vertrauenswürdige Dialogsysteme zu bauen. „Die Betreiber der Dialogsysteme verbessern dadurch die Beziehung zum Kunden. Sie wehren auch Ansprüche ab, die durch Fehlinformationen entstehen, etwa in Bezug auf Produkte und Dienstleistungen“, beschreibt Bendel den Nutzwert.

Wenn der Mensch den Roboter beschummelt

Auch der Vortrag von Dr. Andreas Kipp vom Bereich angewandte Informatik an der Universität Bielefeld beschäftigt sich mit der Interaktion zwischen dem Menschen und einem Roboter. Dabei geht es um eine spielerische Interaktion, bei der die Menschen anfangen zu schummeln.

„Interaktionen mit Robotern sollten auch bei Wiederholung spannend und interessant bleiben, darum wurde eine Interaktion mit einem Spiel gewählt: Memory. Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Menschen zu motivieren. Das Einbringen von Informationen aus vergangenen Spielen ist eine davon. Tatsächlich kann dies aber auch zu einem unerwarteten Verhalten seitens des Menschen führen: Er fängt an zu schummeln. Hier wird es spannend zu verstehen, warum dies so ist und welche Mechanismen man dann anwenden könnte“, erläutert Kipp.

„Wenn der Roboter ein Gedächtnis über vergangene Geschehnisse hat, kann er mit diesem Wissen zukünftige Interaktionen bereichern. Es könnte zum Beispiel einen Einfluss auf die Granularität, also die Passgenauigkeit nötiger Informationen haben, wenn der Roboter weiß, inwieweit ein Mensch schon mit der Interaktion vertraut ist“, erklärt Kipp die Relevanz dieser Untersuchungen.

Eine Vielzahl komplexer Fragestellungen also, mit denen sich die Referenten der VDI-Zukunftskonferenz auseinandersetzen werden. Konferenzteilnehmer, die ergänzend dazu auch Einblicke in die Welt der Produktion erhalten möchte, können ohne Mehrkosten die zeitgleich im Konferenzzentrum stattfindende VDI-Fachkonferenz „Assistenzroboter in der Produktion“ besuchen.

Dieser Beitrag ist auf unserem Partnerportal MM Maschinenmarkt erschienen.

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