Maschinen lernen, sanft zu greifen

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Würden Sie sich von einem Roboter umarmen lassen? Oder ihn damit beauftragen, alleine ein Rührei zu braten? Dies könnte vielleicht schon bald gefahr- und problemlos möglich sein. Eine Vielzahl von Sensoren, verfeinerte Mechanik und komplexe Software soll den Maschinen mehr Fingerfertigkeit und Feinfühligkeit beibringen. Auch von Tieren wird die nächste Robotergeneration lernen.

Herausforderung Mensch

Lange hatten Roboter große Probleme, mit ihrer Umwelt annähernd so zu interagieren, wie wir Menschen es können. Bewegt sich ein Gegenstand, können Menschen mühelos „vorhersehen“, wo sich dieser im nächsten Moment befindet. Fassen wir etwas an, erfühlen wir im Bruchteil einer Sekunde, wie stark der Griff sein muss, damit es uns nicht aus der Hand gleitet. Oder wie sanft, damit wir den Gegenstand nicht zerstören. Für die Steuerungssoftware von Robotern war das zu komplex, bis man lernte, die Programmierung auf innovative Weise anzupassen.

Verbesserte Software

Bereits vor rund 20 Jahren stattete das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) einen Weltraumroboter mit einer Software aus, die die Bewegung von Objekten vorherberechnen konnte. Aus Sensordaten errechnete der Algorithmus die Flugbahn von schwebenden Objekten, nach denen der Roboter greifen sollte. So konnten die Techniker vermeiden, dass der Greifer ins Leere fasste, denn die dazu gehörigen Kommandos von der der Erde kamen nur mit Verzögerung im Orbit an.

Optischer Tastsensor für Roboter an der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH-Zürich)

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Inzwischen hat das DLR viele neue Roboter entwickelt, darunter einen humanoiden, der auf den Namen JUSTIN getauft wurde. Dieser Roboter ist mit einer Vielzahl von Sensoren, Gelenken, Kameras, Armen und 4-gliedrigen Händen ausgestattet, die es der Maschine ermöglichen, äußerst feinfühlig auf Berührungen zu reagieren. Der Roboter kann zum Beispiel Flugobjekte fangen, Tee und Kaffee kochen und Pappbecher halten.

Künstliche Haut

Forscher der TU München arbeiten schon seit einigen Jahren an einer künstlichen Haut aus sechseckigen Zellen. Diese messen Berührung, Beschleunigung, Annäherung und Temperatur und sollen es einem Roboter sogar ermöglichen, Menschen sicher zu umarmen. In einem Forschungsprojekt der ETH-Zürich wird an einem optischen Tastsensor gearbeitet, der die Musterveränderung von sich verformenden Silikonkügelchen erfasst. (siehe Video oben)

Vorbild Vogel

Moderne Robotersysteme lernen aber nicht nur vom Menschen. Wissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) haben „Leonardo“ entwickelt, einen zweibeinigen Roboter, der Laufen und Fliegen bereits fast so elegant kombiniert wie Vögel. Beide Fortbewegungsarten für sich genommen haben Vor- und Nachteile: Laufende Roboter scheitern in unwegsamem Gelände, fliegend Roboter verbrauchen viel Energie und haben begrenzte Nutzlast. Leonardo soll nach Wunsch der Wissenschaftler diese Lücke schließen.

(Text: Klaus Lüber)