MOBILE SENSITIVE ROBOTER -

AUTOMATISIERUNG DER ZUKUNFT

AUTOMATISIERUNG HINTER GITTERN

Die moderne Robotertechnik von heute läutet einen Wandel in der Automatisierungstechnik ein. Bislang galt die strikte Regel, dass Automatisierungssysteme immer hinter Schutzzäunen, also getrennt von Menschen arbeiten. Nahezu alle Roboter, die derzeit weltweit verwendet werden, besitzen weder Gefühl noch "sehen" sie ihre Umgebung. Zudem arbeiten diese Maschinen nach genau vorprogrammierten Abläufen. Störungen dieser Abläufe durch Menschen würden bei derartigen Automatisierungen entweder zu Verletzungen oder im optimalen Fall zum Stillstand der Anlage führen. Diese grundlegende Einschränkung begrenzt damit die breite Anwendbarkeit von Robotern ungemein und verhindert dadurch jedwede interaktive Zusammenarbeit mit Menschen.

CHIMERA - DER KOLLABORATIVE MOBILE MANIPULATOR

Durch die Integration modernster Sensorik und innovativer Regelungstechnik kommen zunehmend Roboter zum Einsatz, die in der Lage sind außerhalb von Schutzzäunen zu arbeiten. Diese Technologien ebnen den Weg für sogenannte kollaborative Roboteranwendungen, die eine physisch sichere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter ermöglichen. Derartige sensitive Roboter werden stationär (an einem bestimmten Ort am Arbeitsplatz) oder ortsungebunden (auf einer mobilen Plattform) eingesetzt.

CHIMERA, eine Entwicklung des JOANNEUM RESEARCH, reiht sich als sensitiver mobiler Manipulator in die Königsklasse der kollaborativen Robotersysteme ein. Das hybride System, bestehend aus einem sensitiven Roboter und einem autonomen FTS (Fahrerloses Transportsystem), vereint die jeweiligen Vorteile und wird dadurch zu einem flexiblen Werkzeug der Automatisierung. Zahlreiche Handhabungsaufgaben können mit einem derartigen System ausgeführt werden. Das Spektrum reicht von einfachen logistischen Aufgaben innerhalb eines Unternehmens bis hin zur Bestückung von Fertigungsmaschinen während der Nachtschicht. Darüber hinaus sind in Zukunft auch kooperative Tätigkeiten zusammen mit Menschen durchaus denkbar. Beispielsweise könnte ein mobiler Manipulator bei verschiedensten Tätigkeiten unterstützen und auf gesprochene Befehle reagieren. Ähnlich einem "menschlichen Gehilfen" könnte dieser Werkzeuge oder Bauteile bringen, bei unterschiedlichen Aufgaben helfen und mittels digitaler Vernetzung Informationen bereitstellen.

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ - BLICK IN DIE ZUKUNFT

Mit all den mechanischen Möglichkeiten eines mobilen Manipulators und der entsprechenden Sensorik steht nun ein Grundgerüst bereit, das allerdings ohne "Gehirn" wertlos wäre. Immerhin war es auch das menschliche Gehirn, das es uns ermöglichte, riesige Städte zu bauen und bis zum Mond zu fliegen. Diese enorme Leistung auf eine Maschine zu übertragen ist das Ziel der Künstlichen Intelligenz (KI). Sie basiert, vereinfacht ausgedrückt, auf digitalen neuronalen Netzwerken, die ähnlich wie wir Menschen durch Beobachtung Muster erlernen können. Eine derartige KI ist in vielen Bereichen jetzt schon so leistungsfähig und teilweise sogar stärker wie so manche Fähigkeit des Menschen. Speziell Spracherkennung und Bereiche der Bilderkennung können nach eingehendem Training von einer sogenannten schwachen KI effizienter und genauer durchgeführt werden.

Überträgt man diese Ansätze in die Robotik, so werden aus den mathematischen Modellen der KI physikalische sichtbare Resultate. Aktuell in Laborumgebung entwickelte Technologien sollen als Fähigkeiten und Zusatzfunktionen in absehbarer Zeit auch in der CHIMERA Plattform verfügbar sein. Eine Fähigkeit wird dann beispielsweise das Greifen eines neuen, a priori wenig oder unbekannten, Bauteils sein. Die Abläufe um ein Objekt zu greifen ist dem System in den Grundzügen bekannt, jedoch lernt es erst durch entsprechendes Training den Greifprozess zu verbessern.

TECHNOLOGISCHE UND RECHTLICHE GRENZEN

Neue Herausforderungen für die Gewährleistung der Sicherheit des Menschen erwachsen durch die Entwicklungen im Bereich der mobilen sensitiven Robotik und der Künstlichen Intelligenz. Die immer intelligentere Robotertechnik ermöglicht dem Roboter einen gewissen Entscheidungsspielraum und damit einen dynamischen und somit nicht vorherbestimmten Arbeitsablauf. Die Fähigkeit von mobilen Robotern, sich weitgehend frei im Raum zu bewegen, erweitert die Systemgrenzen der Anwendung auf einen großen Bereich, der Gefahrenquellen beinhalten kann, die zuvor nicht abzusehen waren. Diesem Umstand kann aus heutiger Sicht nur durch ein Zusammenspiel aus innovativer mechatronischer Hardware- und intelligenter Softwaretechnologie begegnet werden. Als Beispiele sei hierzu eine sensitive Roboterhaut genannt, die herannahende Objekte an das Robotersystem frühzeitig detektieren kann. Als intelligente Softwarefunktion kann ein Planungswerkzeug gesehen werden, das in einer dynamischen Umgebung mit laufend ändernden Aufgabenstellungen an den Roboter optimale Entscheidungen selbständig trifft.

Neben den technologischen Hürden wird man sich in den kommenden Jahren auch den gesellschaftlichen Herausforderungen und Folgen dieser Technologie stellen müssen. Zweifelsfrei werden einfach zu automatisierende Arbeiten mehr und mehr durch Maschinen ausgeführt werden. Doch auch die enormen Chancen moderner Robotik dürfen nicht unterschätzt werden. Helfen sie doch in den Unternehmen Innovationen voranzutreiben und den Fachkräftemangel zu kompensieren.

Autoren:
Ing. Mag(FH) Christian Falch - MICADO SMART ENGINEERING GmbH
DI Dr. Mathias Brandstötter - JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

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