Roboterdame AILA: Menschenähnliche Bewegung und Wahrnehmung
Roboter werden bereits seit 50 Jahren in der industriellen Fertigung eingesetzt. In der Inspektion und Wartung, beim Auf- und Rückbau von Großanlagen, bei Rettungseinsätzen in gefährlichen Gebieten hingegen werden Roboter kaum genutzt. Das liegt vor allem an den hohen Anforderungen: Die Systeme müssen in der Lage sein, Aufgaben eigenständig in komplexen Umgebungen zu verrichten. Die am DFKI Robotics Innovation Center entwickelte Roboterdame AILA ist ihren Kollegen einen Schritt voraus. Sie kann ihre Umgebung dreidimensional wahrnehmen, Objekte sowie deren Eigenschaften erkennen und gezielt mit ihnen umgehen.
Umgebungswahrnehmung in 3D
AILAs Wahrnehmung basiert hauptsächlich auf Stereo-Kamerabildern und Laserentfernungsmessern, die durch sogenannte Punktwolken ein Abbild der Umgebung erzeugen. Dem Menschen hilft sein Wissen über Raum, Struktur und die Lage von Objekten bei der Orientierung. AILA funktioniert ähnlich: Sie kann den Raum semantisch interpretieren, Tische und Regale durch ihre spatial-semantische Beschreibung identifizieren. So kann AILA komplexe Anweisungen befolgen, zum Beispiel „Hole die rote Dose aus dem Regal“ oder „Lege das Objekt auf den Tisch“.
Bewegungsplanung von 18 Gelenken
Wenn AILA sich bewegt, müssen 18 Gelenke an Armen und Rumpf im Einklang funktionieren. Koordinierte, geplante Bewegungen sind nötig, damit die Roboterdame Gegenstände mit beiden Armen greifen und transportieren kann. Dabei darf weder die Umgebung noch der eigene Körper zum Hindernis werden. Der Abstand zwischen beiden Händen muss stimmen, damit sie Gegenstände sicher und in der richtigen Ausrichtung halten kann; etwa einen Karton mit der Öffnung nach oben.
Ihre Bewegungen sollen denen eines Menschen ähneln. Das ist ein übergeordnetes Ziel in AILAs Weiterentwicklung. Denn wenn AILA sich an menschlichen Bewegungsabläufen orientiert, dann kann sie zwischen verschiedenen Arten eine Aufgabe auszuführen wählen. Zudem wird die Evaluation des Systemverhaltens einfach, denn menschliche Bewegungen sind uns vertraut – und damit besser zu beurteilen. AILA ist für den Einsatz in Umgebungen gedacht, die bezüglich der Größe, Erreichbarkeit und Anordnung von Objekten für den Menschen gemacht sind.
Semantisches Produktgedächtnis hilft dem Roboter
Viele Eigenschaften eines Gegenstands, zum Beispiel seine Größe, kann AILA visuell erkennen. Allerdings ist das oft sehr aufwändig – und es gibt Merkmale wie das Gewicht, die nicht visuell erschlossen werden können. Stellt das Objekt dem Roboter relevante Informationen über ein sogenanntes semantisches Produktgedächtnis bereit, kann dieser Aufwand vermieden werden. Mit einer Antenne in ihrer linken Hand kann AILA die im semantischen Produktgedächtnis der Objekte gespeicherten Daten auslesen.
Hintergrund: das Projekt SemProM
AILA geht aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts SemProM (Semantic Product Memory) hervor. Im Rahmen des Forschungsprogramms IKT-2020 des BMBF entwickelt die Innovationsallianz „Digitales Produktgedächtnis“ mit SemProM Schlüsseltechnologien für das Internet der Dinge. Ein zentraler Punkt ist dabei der Einsatz von Robotern und deren Interaktion mit einem semantischen Produktgedächtnis, das unter Umständen relevante Objekteigenschaften drahtlos und in maschinenverständlicher Form bereitstellt.
Weitere Informationen
Kontakt
Prof. Dr. Frank Kirchner
Leiter Robotics Innovation Center
E-Mail: Frank.Kirchner@dfki.de
Tel.: +49 (0)421 218-64100
Vectrix /E-Mobilty
Elektromobilität: DFKI Robotics
Innovation Center entwickelt neue Konzepte
Jetzt rollen sie, und das nahezu lautlos: Regionale Firmen und private
Nutzer testen bereits einen Großteil der Elektrofahrzeuge in der vom Bundesministerium
für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung geförderten Modellregion Elektromobilität
Bremen/Oldenburg. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung IFAM koordiniert das DFKI Robotics Innovation
Center die regionale Projektleitstelle.
Zweisitzer, Viersitzer, Transporter und Zweiräder unterschiedlicher
Hersteller werden auf ihre Alltagstauglichkeit geprüft. Durch Flottenversuche erhalten
DFKI-Forscher Feedback von Fahrzeugnutzern, Betreibern und
Servicedienstleistern. Die Wissenschaftler erheben Daten und dokumentieren
Nutzererfahrungen, die sie sie im Hinblick auf die Frage auswerten, wie
Elektromobilität in den Alltag integriert werden kann. Dabei ziehen sie sozio-ökonomische
Faktoren der Region mit in Betracht. Ein ebenso wichtiger Teil des
Förderprojekts ist die Öffentlichkeitsarbeit: Um weitreichende Akzeptanz der
Elektrofahrzeuge in der Region zu erzeugen, werden (potenzielle) Nutzer durch
Veranstaltungen umfangreich informiert.
Während der Flottenversuche bauen die Wissenschaftler eine umfassende
Datenbank auf. Laufzeitdaten der Fahrzeuge wie z.B. Ladezustand, Spannungs- und
Stromverläufe werden erfasst, ebenso statische Fahrzeugparameter und weitere
Informationen, zum Beispiel zur aktuellen Wetterlage. Ein digitales
Fahrtenbuch, das die Mobilitätsprofile der Fahrzeugnutzer erfasst, ist
ebenfalls an den Datenlogger angebunden. Entwickelt wurde es am Robotics
Innovation Center.
Ziel Ausweitung der Modellregion
Langfristiges Ziel ist, die Modellregion Bremen/Oldenburg im Nordwesten
Deutschlands auszuweiten. Dabei liegen die Schwerpunkte auf dem Einsatz der
Elektromobilität in einer ländlichen Umgebung. Die Dichte an Akteuren in der Forschung und Entwicklung
sowie strategische Kooperationen über die Grenzen der Region hinaus tragen dazu
bei, diese Region weiter zu stärken – und zu einem der bedeutendsten Standorte
der Elektromobilität zu machen.
DFKI entwickelt intelligentes
Elektrofahrzeug
Diese Aktivitäten dienen dem Robotics Innovation Center darüber hinaus als
Grundlage für die Entwicklung und Umsetzung technologischer Konzepte. Derzeit entwickeln
DFKI-Forscher ein effizientes und intelligentes Elektrofahrzeug. Das „RoboCar“ wird
auf den Nutzerbedarf abgestimmt: Es soll seine Form morphologisch verändern
können und modular ausgestattet sein, um sich an individuelle
Mobilitätsbedürfnisse anzupassen. Ebenso soll es mit dem Nutzer, anderen
Fahrzeugen und dem Gesamtverkehrssystem kommunizieren.
Weitere Informationen
www.personal-mobility-center.de
Kontakt
Jens Mey
Projektkoordination und Management
Raumfahrt, Sicherheit, E-Mobilität
E-Mail: Jens.Mey@dfki.de
Tel.: +49 (0)421 178 45-4122
