Der lernfähige Roboter als Produktionsassistent

Intelligente Systeme von DaimlerChrysler werden mit dem Menschen zusammenarbeiten

Der lernfähige Roboter namens Clever, den die Forscher von DaimlerChrysler in Berlin entwickelt haben, kann Kaffee servieren: Er orientiert sich im Raum, greift eine Tasse, weicht Hindernissen aus, betätigt die Kaffeemaschine und bringt der ausgewählten Person die gefüllte Tasse. Clever lässt die Tasse erst dann los, wenn er den Gegendruck der menschlichen Hand spürt. Was Clever heute schon kann, wird sein großer Bruder – der Produktionsassistent – in der Automobilproduktion von morgen leisten. Er wird nicht nur Werkstücke in einer Fabrikhalle transportieren können, sondern auch lernen, sich an neue Umgebungen und Aufgabenstellungen anzupassen. Eine Vorstufe dieses Produktionsassistenten ist der autonome Gabelstapler – das erste fabriktaugliche System.

Der Gabelstapler als Roboter Der autonome Gabelstapler fährt selbständig in eine Fabrikhalle, findet bestimmte Transportkisten oder Teile und stapelt sie. Laserscanner – ein zweidimensionaler unten am Roboter, ein dreidimensionaler oben – tasten mit Infrarot in einem Winkel von 180° Grad die Umgebung ab und analysieren, welche Kisten das Gerät aufgreifen soll. Wenn dem Roboter etwas in die Quere kommt, reagiert er innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde: Er stoppt oder weicht aus und vermeidet so Kollisionen. Wichtig für die Arbeit des Gabelstaplers ist, dass er seine Aufgaben hundertprozentig sicher erfüllt. Da er autonom handelt, aber gleichzeitig mit Menschen zusammenarbeitet, darf er sich keinen einzigen Fehler erlauben. Das erfordert eine besondere Technologie: Um Restunsicherheiten in der Handhabung von Stapeln, Kisten oder Teilen auszugleichen, greift der Roboter auf spezielle Sensoren und eine intelligente Informations-verarbeitung zurück. So findet und holt er Objekte wie Kisten auch dann sicher, w enn sie teilweise verdeckt sind. Was er nicht weiß oder kann, wird er ebenfalls erkennen und wenn nötig Hilfe vom Menschen anfordern. Dann kann der Roboter weiter von ihm lernen. Eine Weiterentwicklung dieses Systems ist der industrietaugliche Produktionsassistent, der künftig in der Automobilproduktion eingesetzt werden soll. Assistenten für die Produktion Sinn des mobilen Produktionsassistenten ist es, dem Menschen in einer komplexen Fertigungsumgebung monotone Arbeiten abzunehmen oder zu erleichtern. Der Mensch soll unterstützt, aber nicht ersetzt werden. Zudem wird eine flexiblere und kostengünstigere Produktion möglich, da durch den Roboter neue Aufgaben automatisiert werden können. In einem öffentlich geförderten Projekt untersuchen die Wissenschaftler von DaimlerChrysler die Kooperation von Mensch und Roboter. Denn der Mensch soll den ein- oder zweiarmigen Roboter künftig als intelligenten Helfer nutzen und ihm Aufträge erteilen. Wenn der Produktionsassistent in einer neuen Umgebung eingesetzt wird, ist es nicht notwendig, ihn umzuprogrammieren. Durch die Interaktion mit dem Menschen wird er lernen, sich an ein verändertes Umfeld oder neue Arbeitsaufträge anzupassen. Zusammenarbeit von Roboter und Mensch Der Produktionsassistent hilft dem Menschen, indem er beispielsweise selbständig ein Werkstück aus einem Behälter greift, es zur entsprechenden Bearbeitungsstation bringt und bei der Montage assistiert. Anschließend transportiert er das Werkstück zu einem Inspektions- oder Messplatz. Damit der Produktionsassistent solche Aufgaben erfüllen kann, muss er sehr flexibel sein. Denn die Fabrikumgebung ändert sich oft, Positionen von Transportkisten variieren und die verschiedenen Werkstücke darin sind teilweise unsortiert und ungeordnet. Nur die interaktive und intuitive Belehrung durch den Menschen macht es möglich, dass die Maschine je nach Situation agieren kann: Der Mensch zeigt dem Roboter die Umgebung, speziell ausgezeichnete Plätze, bestimmte Objekte oder das Andocken an Transportkisten bzw. Greife n von Teilen. So kann sich der Produktionsassistent intelligent orientieren und die notwendigen sensomotorischen Fähigkeiten erlernen. Bei allen Aktivitäten bleibt der Roboter jedoch immer unter der Kontrolle des Menschen. Je nach Anforderung wird er Teilarbeiten übernehmen oder vollautonom arbeiten. In Zukunft sollen Teams von Robotern den Fertigungsprozess flexibler gestalten. Darüber hinaus können sie als Unterstützung im PKW-Vertrieb eingesetzt werden: Der Roboter präsentiert dem Kunden Fahrzeuge und hält technische Details zur Information bereit.