Träumende Roboter

Gemeinsam mit Partnern wie der Universität Freiburg oder dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt arbeitete die KUKA daran, Roboter träumen zu lassen. Nach drei Jahren endete das durch die EU geförderte Projekt RobDREAM planmäßig zum 31. Januar 2018 – die Bilanz einer ungewöhnlichen Idee.

Für Menschen und andere Säugetiere bedeutet Schlaf mehr als nur Regeneration. Er beeinflusst das Arbeitsgedächtnis positiv und verbessert komplizierte kognitive Funktionen, wie die Entscheidungsfindung und das logische Denken. Was wäre, wenn Roboter ebenfalls ihre inaktiven Phasen nutzen könnten, um ihre Fähigkeiten zu verbessern? Dann wären sie in der Lage, ihre Erfahrungen zu verarbeiten und zukünftige Situationen zu untersuchen – davon zu „träumen“ –  wie sie die kommenden Herausforderungen am besten lösen können. Dieser Gedanke war Inspiration für das Projekt RobDREAM.

Welche Vorteile hat ein „träumender Roboter“?

Die zwei grundsätzlichen Hauptziele des Projektes waren die einfachere Erstellung und Einrichtung von Applikationen und die Verbesserung der Performance in der mobilen Manipulation. Salopp gesagt also: Wie kann ich mit meinem Roboter schneller loslegen und wie kann er seine Aufgaben immer besser erledigen. Die Lösung liegt in der Bereitstellung von leistungsfähigen und flexiblen Algorithmen zusammen mit einer Programmierschnittstelle, welche die Funktionalitäten intuitiv verfügbar macht. Diese Algorithmen sorgen dafür, dass Roboter mit autonomer Navigation, Umweltwahrnehmung, Bahn- und Greifplanung flexibel auf Veränderungen in der Umwelt reagieren können.

So wird es dem Entwickler ermöglicht, Applikationen möglichst schnell zusammenzubauen, ohne sich mit langwierigem Einstellen von Parametern und Tuning beschäftigen zu müssen. Auch wenn die Performance am Anfang noch nicht optimal ist, kann der Roboter schon einmal anfangen zu arbeiten. Während er seine Aufgabe immer wieder durchführt, sammelt der Roboter Daten darüber. In den Ruhephasen kann der Roboter mit diesen Daten die Situationen in der Simulation durchspielen und die beste gefundene Lösung – also die besten Parametersätze –  in der Realität anwenden. So optimiert der Roboter immer mehr seine eigene Performance in Bezug auf die gestellte Aufgabe.

Was vom Projekt RobDREAM bleibt

Ein zentrales Ergebnis ist für KUKA der integrierte mobile Manipulator, eine mobile Roboterplattform mit einem Roboterarm. Dieser kann selbstständig Logistikaufgaben in der Schaltschrankfertigung lösen. Der Roboter reagiert dabei auf Veränderungen in seiner Umgebung und kann gewünschte Teile im Regal finden, auch wenn diese zufällig verteilt und unsortiert sind – gerade in der Logistik eine praktische Eigenschaft.

Im Projekt hat KUKA Methoden entwickelt, mit denen sich komplexe Roboteraufgaben vergleichsweise einfach programmieren lassen, zudem konnten in RobDREAM die Schnittstellen der Navigation erweitert werden. Objekterkennungsalgorithmen und Methoden zur Umweltmodellierung wurden ebenfalls weiterentwickelt, so dass der Roboter nun sehr ähnliche Teile voneinander unterscheiden und deren Position ermittelt kann.

Außerdem wurden Vorgehensweisen entwickelt, mit denen verschiedene rechenintensive Methoden auf mehreren Rechnern parallel ausgeführt werden können. Ergänzend haben die Partner wesentliche Fortschritte in der automatischen Parameteroptimierung bei Navigation, Perzeption und Greifalgorithmen gemacht.

Von der Forschung in den Industriealltag?

Generell gilt: Die Ergebnisse eines Förderprojektes werden in KUKA-eigene Systeme integriert, um zu sehen, ob und wie die neuen Technologien in der Zukunft in Lösungen und Produkten verwendet werden. „Man kann jetzt schon sagen, dass das integrierte Gesamtsystem ein großartiges Beispiel für die Möglichkeiten eines mobilen Manipulators ist“, erklärt Projektleiter Dr. Daniel Braun. „Daran sehen interessierte Mitarbeiter und Kunden, was man mit KUKA Systemen erreichen kann. In der Anwendung werden die Technologien der Konzernforschung weiter voran gebracht, gerade was die Stabilität, Flexibilität und Nutzbarkeit der Ergebnisse für die KUKA betrifft.“

Das Anwendungsszenario und die Roboterapplikation von RobDREAM werden nun im Projekt ProDok 4.0 weiterverwendet, das sich mit der automatischen Dokumentation befasst. Das integrierte System und die Entwicklungsergebnisse in den Einzeltechnologien werden in verschiedenen anderen Forschungsprojekten eingesetzt. So dürfen auch KUKA Roboter weiter träumen und ihre Performance wie im Schlaf optimieren.

 

Mehr zu RobDREAM, ProDok 4.0 und anderen Forschungsprojekten erfahren Sie hier: https://www.kuka.com/de-de/technologien/konzernforschung/forschungskooperationen

The RobDREAM project has been funded by the European Union under the Horizon 2020 framework programme grant agreement no. 645403.

Das Projekt ProDok 4.0 wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02K14A112 gefördert.

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