Die nächste Generation von Robotermanipulationssystemen soll durch Künstliche Intelligenz nicht nur in der Lage sein, autonom Aufgaben auszuführen, sondern durch die Interaktion mit Mensch und Umgebung erlernen, auch unvorhergesehene, nicht vorprogrammierte Aufgaben zu lösen. (Bild: Yingyaipumi - stock.adobe.com)
Ein intelligenter und interaktionsfähiger Roboter ist nur dann effektiv, wenn er flexibel auf unterschiedliche Umgebungen und Situationen reagieren kann. Entsprechend muss er lernfähig sein. In diesem Moment kommt der Einsatz von Künstlicher Intelligenz zum Tragen. So hat in den letzten Jahrzehnten die Forschung im Bereich der intelligenten, interaktiven und lernfähigen Robotik stark an Fahrt aufgenommen. Roboterarme und Robotergreifer für Maschinen, die direkt und autonom mit ihrer Umgebung interagieren können, werden zunehmend verfügbar und erschwinglich.
Von zentraler Bedeutung wird allerdings in Zukunft sein, wie solche autonomen Systeme neue Fähigkeiten erlernen können, da die reale Welt zu viele Variationen aufweist, als dass ein genaues Modell der menschlichen Wünsche und Verhaltensweisen, der Umgebung, der darin befindlichen Objekte oder der zu ihrer Handhabung erforderlichen Fähigkeiten im Voraus erstellt werden könnte.
Nächste Generation robotischer Handhabungssysteme
Die nächste Generation robotischer Handhabungssysteme soll durch künstliche Intelligenz in der Lage sein, Aufgaben mit begrenzter menschlicher Aufsicht autonom auszuführen und mit Objekten unabhängig von deren Material, Größe und Form zu interagieren. Durch die Interaktion mit Mensch und Umwelt sollen diese Systeme gleichzeitig neues Wissen erwerben, das ihren Einsatz für unvorhergesehene, nicht vorprogrammierte Aufgaben ermöglicht.
Diese Anwendungen reichen von der industriellen Fertigung über die Logistik bis hin zur Servicerobotik und tragbaren Geräten wie Exoskeletten und Prothesen. Dies bedeutet, dass diese Robotersysteme bestimmte Sicherheitsanforderungen erlernen und einhalten müssen, das heißt sie müssen erkennen, wenn sie eine Aufgabe nicht unter Einhaltung der geltenden Sicherheitsanforderungen ausführen können, damit ein 'Vertrauensverhältnis' zwischen Mensch und Roboter entstehen kann.
Entwicklung intelligenter und lernfähiger Roboter
Um diese Ziele zu erreichen, hat sich das von der EU geförderte Forschungs- und Innovationsprojekt IntelliMan der Entwicklung solch intelligenter und lernfähiger Roboter angenommen. „Das IntelliMan-Projekt konzentriert sich auf die Frage, wie ein Roboter effizient lernen kann, um Aufgaben zielgerichtet, hochleistungsfähig und sicher zu erledigen“, sagt Professor Gianluca Palli, Koordinator des IntelliMan-Projektes an der Abteilung für Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik 'Guglielmo Marconi' der Università di Bologna (Italien).
„Der Roboter soll dabei Interaktionsfähigkeiten mit Menschen, Objekten und seiner Umgebung erlernen und daraus abstrahierbare Interaktionsszenarien entwickeln. Auch Eigenschaften und Funktionalitäten der Objekte soll der Roboter über die gezielte Interaktion ableiten können. Wahrnehmung und Akzeptanz durch die Nutzer sollen dabei durchgehend in Betracht gezogen werden.“
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In komplexen und unterschiedlichen Anwendungsszenarien wollen die IntelliMan-Wissenschaftler*innen Probleme des Greifens und Ablegens flexibler Objekte untersuchen: in der Oberarm-Prothetik, bei alltäglichen Küchenaktivitäten, bei der flexiblen Fertigung von Kabelsätzen für Automobilkabelbäume und bei der Handhabung von frischen Lebensmitteln für Supermarktlogistikanwendungen. Dieses heterogene Set von Nutzungsszenarien mit unterschiedlichsten An- und Herausforderungen soll es ermöglichen, verschiedene Lösungen für die Interaktionsproblematik zu entwickeln.
Das EU-Projekt IntelliMan
Das IntelliMan-Konsortium besteht aus 13 international anerkannten, wissenschaftlichen und industriellen Partnern aus sechs Ländern (Deutschland, Italien, Spanien, Schweiz, Slowenien, Vereinigtes Königreich). Sie kommen aus den Bereichen KI, Robotik, Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), sowie Sozial-, Geistes- und Wirtschaftswissenschaften und arbeiten im Projekt unter der Koordination der Università di Bologna (Italien) interdisziplinär zusammen. Die EU fördert das Vorhaben unter dem europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation „Horizon Europe“ mit 4,5 Mio. Euro.
Aus Bayern beteiligen sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und die Bayerische Forschungsallianz (BayFOR) an IntelliMan. Sie werden mit insgesamt circa 1,2 Millionen Euro gefördert.
