Bionische Roboter: sichere Assistenten der Zukunft

Wie integrieren wir Roboter in die Gesellschaft?

An Roboter mit einer gewissen Entscheidungskompetenz und Autonomie werden wir uns gewöhnen müssen. Sie sind flächendeckend, z.B. in der Montage, im Gesundheitswesen, sowie im Heim- und Logistik-Bereich, auf dem Vormarsch. Roboter werden uns körperlich schwere und monotone aber auch uninteressante und langweilige Tätigkeiten abnehmen, ohne uns dabei zu über- und unterfordern. Intelligente Maschinen können u.a. eine Lösung sowohl für die demographische Entwicklung als auch für die Sicherung des Wohlstandes in Deutschland und der Welt sein. Im Vorfeld unserer neuen Ingenieurgeschichte, die sich der Frage widmet, wie ähnlich uns Roboter werden sollen, schauen wir uns das Thema Roboter der Zukunft einmal genauer an.

Bild: Festo AG & Co. KGZAR5_Festo_Humanoid2Operator_2048x1412

Die Roboter der Zukunft werden immer komplexere Aufgaben übernehmen können, je nachdem ob wir auf die einzelnen Teilaufgaben (noch) Einfluss nehmen wollen oder nicht. In der Fabrik 4.0 werden Roboter vermehrt Aufgaben in der Fertigung, Produktion, Montage und Reparatur von Komponenten und Produkten übernehmen.
Weiterhin Schwierigkeiten werden sie darin haben, Intentionen, Emotionen, Wünsche und Gedanken von Menschen (adäquat) zu erkennen und entsprechende Aktionen daraus abzuleiten. In der Arbeitswelt 4.0 werden Roboter deshalb nur unterstützende Aufgaben manuell oder teilautonom übernehmen können. Die Fachkompetenz und Entscheidungshoheit sowie die situative Wahrnehmung und Fähigkeit zur Empathie bleiben weiterhin beim Menschen.

Bild: M. Jahnaaa

Bionische Rüsselkinematik BROMMI:TAK in Interaktionspose mit Interaktionsadresse und Greifsignalisierung zur visuellen Kommunikation

Was ist die Besonderheit von bionischen Robotern?
Bionik ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biologie und Technik mit dem Ziel, durch Abstraktion, Übertragung und Anwendung von Erkenntnissen aus biologischen Vorbildern technische Fragestellungen zu lösen. Das ist auch in unserer Richtlinie VDI 6220 Blatt 1 so beschrieben.

Bionische Roboter, mit der sich die VDI 6222 befasst, haben das Potenzial, besonders gut für die Interaktion mit Menschen geeignet zu sein. In ihnen ist laut Definition mindestens ein dominantes biologisches Prinzip umgesetzt. Je besser die Eigenschaften, Fähigkeiten und Verhaltensweisen von Robotern denen von Menschen entsprechen, desto weniger müssen die bei der Interaktion mit Menschen auftretenden physikalischen Größen, wie z.B. Kraft, Geschwindigkeit und Nachgiebigkeit, transformiert und in einander umgewandelt werden. Passive und inhärente Eigenschaften in Robotern werden weiter an Bedeutung gewinnen, da diese keine extra Sensorik, Verarbeitung und Aktorik sowie Kontrolle und Energie benötigen.

Projekt MTI-engAge an der TU Berlin
Die BMBF Nachwuchsforschergruppe MTI-engAge erforscht, wie die Interaktion zwischen Mensch und Roboter intuitiver gestaltet werden kann. Im MTI-FabLab – eine Ideen- und Erfinderwerkstatt für jedermann – wird die Interaktion mit Probanden der breiten Öffentlichkeit getestet und Lösungen erarbeitet, die in die Entwicklung von Robotersystemen einfließen.

Das Projekt hat sich das Ziel gesetzt, das Thema Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) interdisziplinär zu erforschen. Wir sehen überzeugende Vorteile darin, aus verschiedenen Blickwinkeln auf ein und dieselbe Sache – MRI – zu schauen, um die disziplinären Fachtiefen Verhaltensbiologie, Robotik, Informationsverarbeitung, Techniksoziologie und Interaktionsgestaltung mit fächerübergreifender Weitsicht zu verknüpfen. Interdisziplinarität zerbricht starre Denkmuster, öffnet Fächergrenzen, löst Aufgaben ganzheitlich und gibt Raum für unkonventionelle Ideen.

Bei der Übertragung biologischer Lösungen in technische (Roboter-)Systeme kann die Methode Bionik helfen, menschzentrierte Technik zu entwickeln, um das bei der Interaktion auftretende wechselseitige aufeinander Einwirken von Mensch und Roboter sicherer und intuitiver zu gestalten.

Die Einsatzmöglichkeiten für Roboter werden immer breiter und insbesondere die Entwicklung von humanoiden, also dem Menschen nachempfundenen Robotern, wird mit enormem Tempo vorangetrieben. Die VDI-Zukunftskonferenz Humanoide Roboter widmet sich dem aktuellen Stand der Entwicklung menschenähnlicher Roboter. Sie findet parallel zur 3. VDI-Fachkonferenz Assistenzroboter in der Produktion statt.

Bild: Ivo BoblanIvo Boblan

Autor: Dr.-Ing. Ivo Boblan
Gruppenleiter MTI-engAge und MTI-FabLab: The Compliant Robotics Lab, TU Berlin, Fakultät Elektrotechnik und Informatik
Vorsitzender Richtlinienausschuss VDI 6222 Bionische Roboter

 

 

Übrigens: Unsere neue Ingenieurgeschichte widmet sich dem Thema Robotik. Im Vorfeld dazu haben wir uns schon einmal angesehen, was Roboter so alles können und wo sie uns Arbeit abnehmen können. Außerdem zeigt eine andere Ingenieurgeschichte die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine. Ihr könnt mit dem Thema Ingenieurgeschichten nicht so recht etwas anfangen? Kein Problem, wir klären auf: „Was sind eigentlich die VDI Ingenieurgeschichten?

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