MRK – Von der Forschung in die Anwendung

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Deutsches Forschungszentrum f. Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI)

Remote und im Reality-Mix

Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist nicht nur denkbar als Teamarbeit beider Partner an einem gemeinsamen Werkstück, sondern auch als Kooperation über verschiedene Standorte und große Distanzen hinweg. Sicherheitsaspekte aus dem Nebeneinander von Robotern und Menschen fallen weg, es eröffnen sich Einsatzfelder, die für den Menschen vor Ort bedrohlich, für den Roboter allein aber nur schwer lösbar wären. Mixed-Reality- und Virtual-Reality-Technologien ermöglichen die ortsunabhängige, intuitive Bedienung verschiedener Arten von Robotern. Mit ihrer Hilfe können Mitarbeiter an einem Ort zusammen mit Robotern und Kollegen an einem anderen Ort gemeinsam und flexibel eine Aufgabe lösen. Praktische Einsatzgebiete im Produktions- und Industriekontext sind zum Beispiel Fernwartung, Telepräsenz, Teleproduktion beziehungsweise Telemanipulation.

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Mit „Mixed Reality Production 4.0“ haben Forscher des DFKI neue, ortsübergreifende Formen der Mensch-Roboter-Kollaboration entwickelt. Anpassbare und trainierbare Leichtbauroboter interagieren mit menschlichen und robotischen Kollegen – in Sicht-, aber nicht in Reichweite, in einer anderen Werkshalle oder mehrere Hundert Kilometer entfernt. Mit Hilfe des Mixed-Reality-Systems ist es möglich, Objekte in einer dreidimensionalen virtuellen Repräsentation des Kollaborationsszenarios in Echtzeit zu manipulieren. Gesteuert werden die Abläufe in einer Mixed-Reality-Umgebung über eine Microsoft Holo-Lens.

Von der Forschung in die Produktionshalle

Der Benutzer kann dabei gemeinsam mit dem Roboter eine Handlung durchführen, indem er auf die virtuelle Repräsentation des Zielobjekts blickt und durch eine Geste die gewünschte Aktion auslöst. Die Roboter führen die Befehle aus, greifen und bewegen Objekte, die selbst beweglich auf einem Mobilitätsroboter montiert sind. Das Objekt wird so sicher zwischen den Leichtbaurobotern transportiert. Ein mögliches konkretes Anwendungsszenario ist die Handhabung von Gefahrgütern in unstrukturierten Umgebungen ohne die Anwesenheit des Menschen in der Gefahrenzone.

Mit den Fortschritten der KI wird es in den nächsten Jahren möglich sein, sogar ganze Montageteams von mehreren Werkern und Robotern mit verschiedenen Fähigkeiten zu bilden. Der Aufbau und die Erprobung solcher hybriden Teams, in denen Menschen und Roboter mit softwarebasierten Assistenzsystemen in intelligenten Umgebungen in der industriellen Fertigung zusammenarbeiten, ist das Ziel im Forschungsprojekt Hybr-iT. Im Produktionsprozess sollen Werkerinnen und Werker durch Roboter so unterstützt werden, dass die Arbeit im gemischten Team für sie sicher, effizient und ergonomisch ist. Eingesetzt und evaluiert werden die Ergebnisse des Hybr-iT-Projekts in Produktionsprozessen der Automobil- und Flugzeugbauindustrie mit einem hohen Anteil an manuellen Montagearbeiten, zum Beispiel bei der anstrengenden Überkopfarbeit bei der Ausstattung von Flugzeugflügeln. Hybr-iT startete 2016 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.

Forschungsprojekt

Wartungsroboter im Tunnelbau

Die Kollaboration von Menschen, Robotern und KI treibt die Kernidee von Industrie 4.0 voran, verändert die Produktion, entlastet Menschen bei ergonomisch ungünstigen Tätigkeiten und unterstützt die lokale Fertigung von personalisierten Produkten. Arbeitsgruppen aus Menschen, Robotern und Softwaresystemen könnten als hybride Teams Einzug in die Produktionshallen halten. Die regulatorische Grundlage für ihre künftige Zusammenarbeit liegt mit der Anfang 2016 veröffentlichten internationalen Industrienorm „ISO/TS 15066 – Robots and robotic devices – Collaborative robots“ bereits vor. Bevor hybride Teams im Produktionsprozess tatsächlich eingesetzt werden können, gilt es noch eine Reihe technologischer Herausforderungen zu bewältigen. Zu den Voraussetzungen für ihre erfolgreiche Implementierung zählen eine flüssige und intuitive Kommunikation, obwohl unterschiedlichste Komponenten miteinander Informationen austauschen, eine koordinierte Verteilung der Aufgaben und Aktionen und die Akzeptanz von Cobots und Softbots durch den Menschen.

MRK

Potenziale der Mensch-Roboter-Kollaboration: Der Weg zu ihrem wirtschaftlichen Einsatz

* Heike Leonhard arbeitet bei der Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) in Saarbrücken, www.dfki.de

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