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Feature Stories - Inspirierende Herausforderung - Roboter in der Zukunft

Science-Fiction-Geschichten haben schon häufig aktuelle wissenschaftliche Forschungen und Ergebnisse inspiriert. Geschichten von Außerirdischen und Raumfahrern, die das Universum erforschen, können bei Astronauten und Weltraumforschern einen großen Eindruck hinterlassen. Aber wenn es um Roboter geht, lassen sich Europas Wissenschaftler von unserer populären Lebensweise inspirieren; sie betrachten die Probleme unserer Zeit sowie die Herausforderungen der Zukunft und versuchen dann, intelligente Technologien zu entwickeln, mit denen diese Schwierigkeiten überwunden werden können.

Digitale Wirtschaft

In Film und Fernsehen treten reihenweise multifunktionale humanoide Roboter wie C-3PO oder der Terminator auf, aber bei einem Blick in ein typisches Robotik-Labor würden wir nur sehr selten etwas sehen, was auch nur annähernd einem Menschen ähnlich sieht. Im Gegenteil: Die meisten Roboter sind spezialisierte Maschinen, die für eine kleine Anzahl von bestimmten Aufgaben geschaffen wurden. Heutige Roboter verfügen vielleicht über Räder, einen wurmartigen Aufbau oder andere biologisch inspirierte Formen. Europäische Robotikforscher arbeiten in drei Bereichen: Wahrnehmung, Verstehen und Handeln. Projekte zum Thema Wahrnehmung befassen sich mit der Frage, wie Roboter ihre Umgebung wahrnehmen und was sie darin erkennen. Bei den Forschungen zum Verständnis geht es darum, Robotern neue Wege für Berechnungen, Schlussfolgerungen und das Lernen zu ermöglichen, um Lösungen für die ihnen gestellten Aufgaben und Probleme zu finden. Für den Bereich Handeln wird erforscht, wie Roboter auf die Welt um sie herum reagieren und ihre Aufgaben effizient und sicher erledigen. Von der Arbeit zurück In einigen Bereichen wie der Fertigung sind Entwicklung und Einsatz von Robotern bereits weit fortgeschritten. Ohne Roboter stünden viele Branchen in Ländern mit höheren Lohnkosten unter erheblichem finanziellen Druck. Sektoren wie die Mikroelektronik, die Lebensmittel- sowie die Automobilindustrie, die zusammen mehr als 20% des Bruttoinlandsprodukts und 25% der Gesamtbeschäftigung der EU ausmachen, wären ohne die automatisierten Arbeiter vielleicht ganz verschwunden. Roboter können sogar Arbeitsplätze schaffen. Schätzungen aus einer aktuellen Studie (1) zufolge haben eine Million Roboter, die derzeit für industrielle Zwecke eingesetzt werden, zur Schaffung von fast drei Millionen Arbeitsplätzen weltweit geführt: darunter Arbeitsplätze in der Robotikindustrie selbst, in neuen Sektoren des verarbeitenden Gewerbes, die durch Roboter entstehen konnten, sowie in dadurch gewachsenen und damit verbundenen Vertriebs- und Dienstleistungsbranchen. Eine Aufgabe der Forschung zurzeit besteht darin, die Lücke zwischen dem industriellen Einsatz von Robotern und deren Verwendung in weniger kontrollierten Umgebungen wie im Haushalt zu überbrücken. Genau damit befasst sich das Projekt DEXMART (2), in dessen Rahmen Roboter entwickelt werden sollen, die sicher mit Menschen interagieren und Objekte geschickt handhaben können. Das Projektteam arbeitet an einem zweiarmigen Roboter, der sich an plötzliche und unvorhersehbare Veränderungen in seinem Umfeld anpassen kann, um beispielsweise Menschen in seinem Weg auszuweichen. Andere Forscher sind an den manuellen Fähigkeiten von Robotern interessiert und an der Frage, wie sich ihre Geschicklichkeit steigern lässt, um mehr und komplexere Aufgaben ausführen zu können. Das Projekt The Hand Embodied (3) untersucht, wie das Wesen und die Struktur der menschlichen Hand unsere Lernfähigkeit bezüglich ihrer Bewegung und Steuerung beeinflussen. Dabei soll das Feedback mit dem Lernen gekoppelt werden, so dass zukünftige Roboterhände sich neue manuelle Fähigkeiten schnell aneignen können. Natürlich benutzen die Menschen ihre Hände ständig auf unglaublich kontrollierte und geschickte Art und Weise. Aber unsere Genauigkeit könnte bei delikaten, hoch präzisen Aufgaben wie etwa in der Chirurgie durch Roboter noch verbessert werden. Aus zahlreichen technischen und rechtlichen Gründen hat die Automatisierung im Operationssaal noch wenig Einzug gehalten, nicht zuletzt, weil Entscheidungen auf Leben und Tod keiner künstlichen Intelligenz überlassen werden können. Im Rahmen des Projekts I-SUR (4) werden jedoch fortschrittliche Technologien für mehr Automatisierung und Robotik im OP entwickelt, zunächst für kleinere chirurgische Aufgaben wie Punktion, Schneiden und Nähen. Keine Routine In all diesen Projekten geht es den Forschern darum, Roboter zu entwickeln, die Menschen bei täglichen Herausforderungen und Aufgaben ersetzen oder unterstützen können. Aber es gibt viele andere wichtige Aktivitäten, die der Mensch einfach nicht bewältigen kann. Maschinen zu schaffen, um unsere Fähigkeiten zu erweitern, ist ein weiterer wichtiger Aspekt der europäischen Forschung. Roboter, die fliegen können, sind ein offensichtliches Beispiel und darüber hinaus ein zentrales Forschungsobjekt. Das Team von AIROBOTS (5) etwa baut fliegende Serviceroboter. Diese können zum Beispiel ferngesteuerte Inspektionen durchführen oder Menschen in einer Vielzahl von Situationen unterstützen. Die Roboter werden in der Lage sein, sich in Umgebungen, wo der Mensch sich niemals aufhalten könnte, frei über dem Boden zu bewegen und zu interagieren. In gefährlichen, unzugänglichen oder vielleicht besonders empfindlichen Umgebungen werden die Roboter auf nicht-destruktive Weise interagieren, in die Nähe von interessanten Objekten schweben und verschiedene Operationen durchführen können, die alle ferngesteuert kontrolliert werden. Für eine fortschrittliche Luftüberwachung wird mit dem Projekt SFLY (6) ein Schwarm von Mikro-Flugrobotern entwickelt, die ihre Bewegungen koordinieren, um einen bestimmten Bereich aus der Vogelperspektive zu betrachten und zu kartieren. Die Miniaturhubschrauber werden autonom agieren können und Überwachungsgeräte tragen. Ohne GPS-Technik werden sie zudem herausfinden können, wo sie sich in einem dreidimensionalen Raum befinden. Die Hubschrauber wurden für Sicherheitsanwendungen entwickelt, sie wiegen nur 500g und können ihren Flug in kleinen Schwärmen koordinieren, sogar in geschlossenen Räumen. Die SFLY-Roboter könnten für Such- und Rettungseinsätze, die Umwelt- sowie Sicherheitsüberwachung, für Inspektionen und Polizeieinsätze genutzt werden. Aspekte des Schwarmverhaltens sind in der Robotik von besonderem Interesse, weil Schwärme von einfachen Maschinen synergistische Effekte haben und so Aufgaben durchführen könnten, die eine Einheit alleine nicht schaffen würde. Koordinierte Gruppen bieten erweiterte sensorische Fähigkeiten und können in gefährlichen und anspruchsvollen Umgebungen effizient arbeiten. Das Projekt SHOAL (7) entwickelt Roboterfische, deren Schwimmbewegungen die von echten Fischen nachahmen. Sie sollen Gewässer überwachen und nach Schadstoffen im Wasser suchen, beispielsweise um Lecks in Häfen zu entdecken. Die Fische bewegen sich in einem koordinierten Schwarm, um Verunreinigungen zu analysieren und in Echtzeit Karten der Schadstoffkonzentrationen in einer dreidimensionalen Abbildung des Hafens zu erstellen. Da der Mensch unter Wasser besondere Schwierigkeiten hat, bietet sich hier eine perfekte Gelegenheit für Roboter, sich zu beweisen. Die Forscher von TRIDENT (8) haben erkannt, dass Unterwasser-Roboter zwar für eine Vielzahl von Tätigkeiten genutzt werden könnten, für jede einzelne Aufgabe einen speziellen Roboter zu entwickeln, wäre aber zu teuer. Also suchen sie nach Wegen, wie sich Mehrzweckroboter bauen lassen, die für unterschiedlichste Aufgaben wie Unterwasserarchäologie, Ozeanographie und Offshore-Industrie eingesetzt werden könnten. Das TRIDENT-System wird ein autonomes Oberflächenschiff umfassen, das mit einer Taucheinheit mit einem Roboterarm verbunden ist. Ob Schwärme fliegender Maschinen oder humanoide Hausdiener: die Robotik dreht sich nicht mehr nur um Maschinen in der monotonen Serienfertigung. Europäische Forschungen zeigen, dass die Robotik sehr praktische Lösungen für die heutigen Probleme liefern kann. --- Die in diesem Artikel vorgestellten Projekte wurden unter dem IKT-Bereich des Rahmenprogramms für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation (CIP) oder vom Siebten Rahmenprogramm für Forschung (RP7) gefördert. (1) "Positive Impact of Industrial Robots on Employment" von Metra Martech, November 2011 (2) "Dexterous and autonomous dual-arm/hand robotic manipulation with smart sensory-motor skills: A bridge from natural to artificial cognition" (3) "The Hand Embodied" (4) "Intelligent Surgical Robots" (5) "Innovative aerial service robots for remote inspections by contact" (6) "Swarm of micro flying robots" (7) "Search and monitoring of Harmful contaminants, other pollutants and leaks in vessels in port using a swarm of robotic fish" (8) "Marine robots and dexterous manipulation for enabling autonomous underwater multipurpose intervention missions" Nützliche Links: - RP7 auf CORDIS - CIP auf CORDIS - DEXMART auf Europa - THE auf Europa - I-SUR auf Europa - AIROBOTS auf Europa - SFLY auf Europa - SHOAL auf Europa - TRIDENT auf Europa Interessante Artikel: - ICT Challenge 2: Cognitive Systems, Interaction, Robotics