Monat: September 2009

Hier nochmal ein Schwung Roboter. Diesmal mit ASIMO eine wahre Größe der Robotik, sowie mit RIBA und OmniZero.9 zwei jüngere Modelle.

ASIMO („Advanced Step in Innovative Mo­bi­li­ty“) ist ein humanoider Roboter, der vor mittlerweile fast einem Jahrzehnt von Honda vor­ge­stellt wurde und heute nach wie vor die am weitesten entwickelte Technik zur zwei­bei­ni­gen Fort­be­we­gung besitzt. Weltweit gibt es mittlerweile ca. 30 ASIMOs. Die einzigen in Deutsch­land tun im CoR-Lab der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld ihren Dienst.

Das aktuelle ASIMO-Modell kann 2,7 Stun­den­ki­lo­me­ter schnell gehen und sogar rennen. Dabei ist ASIMO dann 6 km/h schnell und hat wie der Mensch beim Laufen eine kurze Phase (80 Millisekunden), in der beide Füße keinen Bodenkontakt haben. Er kann im Kreis laufen, Treppen steigen und allerhand mehr.

Aufgrund der Bewegungs-Fähigkeiten des ASIMO und seiner äußerlichen Ähnlichkeit zum Menschen wird er besonders gerne zur Forschung in der Servicerobotik, also der Robotik mit Menschkontakt, eingesetzt. Dabei sind in den letzten Jahren viele, span­nen­de Experimente herausgekommen. Gedanken lesen (hierbei funktioniert ASIMO allerdings nur als beeindruckende Demo und hat mit dem eigentlichen Vorgang wenig zu tun) oder wie im folgenden Video das Verstehen und Lernen neuer Ge­gen­stän­de:

Im folgenden Video wird das beeindruckende Laufen von ASIMO genutzt, um zu zeigen, wie der Roboter nicht nur statischen Hindernissen ausweichen kann, sondern auch auf sich bewegende Hindernisse reagiert und seinen Weg trotzdem sicher geht:

RIBA ist ein überdimensionierter weißer Ted­dy­bär, der in der Altenpflege eingesetzt werden soll. Er wurde in Japan entwickelt und soll vor allem beim Transport von Alten und Kranken im Krankenhaus helfen können.

Es bleibt abzusehen, wie lange es noch braucht, bis ältere Menschen sich ohne Angst in die Arme eines Roboterriesen begeben wollen. Die Japaner sind im Bezug auf Roboter ja etwas weniger scheu als der Rest der Welt, aber auch dort läuft es wahrscheinlich – gerade bei älteren Menschen – nicht ganz ohne Widerstand.

Wie man sich diesen Transport vorstellt ist im folgenden Video zu sehen. Nicht zu sehen ist, wie der Roboter alleine einen Menschen aus dem Bett heben kann. Er ist wahrscheinlich (vorerst?) nur als kräftige Tragehilfe gedacht.

Der OmniZero.9 wurde letzte Woche auf der ROBO-ONE humanoid robot competition vorgestellt. Es handelt sich um einen humanoiden Roboter des Bastlers Takeshi Maeda und er ist der Nachfahre des Modells OmniZero.4. Der Roboter kann nicht nur auf seinen zwei Beinen durch die Gegend marschieren, sondern zeigt auch seine Transformation in ein Gefährt.

Wie im Video zum Ende zu sehen ist, transformiert sich OmniZero.9 anders als viele andere Transformer-Bots nicht nur der Optik halber und ist sonst ein instabiles Wesen. Der OmniZero.9 muss über viel Stabilität und erstaunliche Servo-Motoren in seinen Gelenken verfügen, wenn er mit seinem Erbauer auf dem Rücken (auf der Brust? auf dem Kopf?) weiter bewegungsfäig bleibt.

Der OmniZero.9 scheint damit ein aussichtsreicher Kandidat für den eigenen coolen Roboter-Freund zu sein, der einem – fahrend oder gehend – nicht von der Seite weicht und einen im Notfall sogar trägt.

Via Planet Robotics, BotJunkie und Plastic Pals.

Robotische Links der vergangenen Tage:

Golem: … und alle Hausarbeit ist von Robotern gemacht − iRobot-Chef Colin Angle über iRobot, Roomba und PackBot

ETH Life: Konkurrenz für Google Street View − Davide Scaramuzza erhält den Robotdalen Scientific Award 2009

jungeWelt: Hand aufs Roboterherz − Kinder-Sachbuch über Roboter

netzwelt: Google erklärt Street View − Trickfilm von Google erklärt Street­view

Kreiszeitung: Trifft ein Mensch eine Maschine − Norman Whites´ Skulptur
„Helpless Robot“

Wie in letzter Zeit vielfach in der Presse zu lesen und auch in diesem Blog bereits erwähnt, werden mittlerweile unbemannte Drohnen vom Militär gerne eingesetzt. Eigentlich müsste man davon ausgehen, dass diese Maschinen, wenn sie unbemannt und halb-autonom, zudem mit Waffen ausgerüstet, durch die Gegend fliegen, höchste Sicherheitsstandards erfüllen. Aktuelle Entwicklungen rund um die Drohnen und Aussagen des Militärs lassen den beunruhigenden gegenteiligen Schluss zu.

Die Drohnen fliegen halb-autonom und werden von Piloten am Boden ferngesteuert. Die Drohnen, die in Afghanistan eingesetzt werden, werden zur Zeit besonders gerne von Piloten aus Nevada in den USA gesteuert. Die sitzen dort und übermitteln die Kommandos anhand der Video-Informationen, die sie ihrerseits von der Drohne übertragen bekommen, per Satellit. Bricht die Satellitenverbindung ein, ist die Drohne so schlau, erst einmal an der aktuellen Position zu kreisen, um auf die Wiederaufnahme der Verbindung zu warten. Geht der Treibstoff aus, sind die Drohnen so programmiert, dass sie zu ihrer Basis zurückkehren.

Das funktioniert allerdings nicht immer wie gewollt, wie kürzlich eine irische Drohne demonstrierte, die in Zentralafrika ihren Einsatz flog. Diese Drohne hatte fälschlicherweise noch ihre irische Heimatbasis einprogrammiert und stürzte folgerichtig auf ihrem viel zu langen Rückflug in der Wüste ab. ¹ Ist eine solche Maschine mit Bomben beladen und stürzt nicht in die Wüste, sondern in besiedelte Gebiete, sind die Folgen katastrophal. Aktuelle Drohnen tragen bislang nämlich noch keine Selbstzerstörungs-Mechanismen für solche Fälle an Bord.

Letzten Sonntag entschloss sich eine in Afghanistan eingesetzte Drohne vom Typ MQ-9 Reaper, nicht mehr auf die Befehle ihres fernsteuernden Piloten zu hören. Da sich die Drohnen allerdings selbstständig in der Luft halten, flog sie weiter und hielt dabei unaufhörlich auf fremden Luftraum zu. Da die Kontrolle über die Maschine nicht mehr wiederzuerlangen war, wurde kurzerhand ein bemannter Kampfjet entsandt, der die Drohne abschoss um sie so in einen unbewohnten Berghang stürzen zu lassen. Klingt das nach sicherer Technik?

Zur allgemeinen Flugsicherheit dieser ferngesteuerten Drohnen heißt es bei Popular Science:

More than a third of the 200 Predators delivered to date have crashed catastrophically, due to both aircraft malfunction and human error. One pilot executed a hard left at high speed—perfectly doable in a manned combat craft but not a maneuver the Predator, powered by a snowmobile engine, can handle; it flipped over and spiraled out of control. Several other operators accidentally switched off the engine mid-flight. One inadvertently erased the onboard RAM, and with it any hope of controlling the aircraft. “That this was even possible to do during a flight is notable in itself and suggests the relatively ad hoc software development process occurring for these systems”, wrote human-error specialist Kevin Williams of the Federal Aviation Administration in a 2004 analysis of UAV crashes. As Colonel John Montgomery put it to a group of reporters at Creech last March, “We’re on the ragged edge”.

Es lässt sich also tatsächlich bei den Drohnen im Flug unabsichtlich der Motor abstellen, die Software löschen und es lassen sich Flugmanöver vorgeben, die mit den Flugeigenschaften der Drohne nicht vereinbar sind und damit unweigerlich zum Absturz führen. Etwas, was zum Beispiel bei modernen Passagiermaschinen undenkbar ist, die dafür zahlreiche, redundante Sicherungssysteme in sich tragen. Also warum nicht bei Maschinen, die mit bis zu 16 Bomben bestückt über die Häuser kreisen?

Kein besonders beruhigendes Wissen, oder?!

Via BotJunkie, via Planet Robotics.

Wie hier schon zu lesen war, habe ich mich vor einigen Tagen für einen Roomba entschieden. Ich bereue nichts, der Roomba macht seine Arbeit vortrefflich und mir eine Menge Freude. Nichtsdestotrotz lohnt sich bei einer Neuanschaffung immer auch ein Blick auf die Konkurrenz. Auf der IFA stellen gleich zwei Hersteller ihre Roomba-Konkurrenten vor: Goldluck und LG Electronics.

Der Roboking von LG bringt zusätzlich zur Infrarotsensorik auch noch Ultraschallsensorik mit, was weiter das Anrempeln von Möbeln und Gegenständen reduzieren soll. Spiegelnde und durchsichtige Flächen – mit denen Roombas Infrarotsensoren naheliegenderweise ihre Schwierigkeiten haben – dürften dadurch allerdings genausowenig erkannt werden. Außerdem bringt der Roboking zwei statt nur einer seitlichen Eckenbürste und nach eigenen Angaben eine bessere Saugleistung mit. Darüber hinaus beherrscht er vier statt drei verschiedene Reinigungsmuster. Dass er dafür preislich allerdings erst gut vierstellig startet, macht ihn nicht zum klassischen Roomba-Konkurrenten. Denn Roomba ist nicht zuletzt wegen seines vertretbaren Preises der erste erfolgreiche Roboter für den Massenmarkt geworden.

Goldluck hingegen bietet seinen Staubsaugerroboter ab 180 EUR an und damit sogar noch unter den Roomba-Einsteigermodellen. Goldluck sucht dafür im Moment noch einen Handelspartner für Europa. Optisch und technisch scheint der Goldluck-Roboter dem Roomba – zumindest von der Außenperspektive – sehr ähnlich zu sein. Die beiden Ansichten von unten sind kaum zu unterscheiden, von der Platzierung der drei Bürsten bis zum Staub-Auffangbehälter.

Allerdings – so räumt ein Goldluck-Mitarbeiter gegenüber Golem ein – beschäftigt Goldluck für die Entwicklung „nur 30 statt 300 Entwickler“ (im Vergleich zu iRobot). Wegen des niedrigen Preises allerdings trotzdem möglicherweise eine Alternative.

Es gibt mittlerweile eine Vielzahl an Herstellern von Staubsaugerrobotern – gerade in Asien. Vielleicht mache ich bei Gelegenheit mal eine Gegenüberstellung der verschiedenen Modelle.

Motoman hat mit seinen Robotern in letzter Zeit schon gezeigt, wie man kochen oder Cocktails zubereiten kann, hier zeige ich jetzt ein etwas realistischeres Video diesen Jahres von Motoman. Der Roboter setzt in dem Video einen Bürostuhl aus seinen Einzelteilen zusammen.

Dies ist eine Arbeit wie sie genau so in der Fertigung getan wird, allerdings hauptsächlich von geübten Personen. Der Roboter setzt den Stuhl in dem Video mit beeindruckender Eleganz zusammen und arbeitet dabei mit beiden Armen parallel. Dies führt zu seltsam vertrauten, menschenähnlichen Griffen und Bewegungen.

Das kommt nicht von ungefähr, denn diese Roboterarme haben 15 Freiheitsgrade und damit ungefährt so viele wie ein menschlicher Arm. Dass sie so hübsch parallel arbeiten (der eine Arm hält zum Beispiel den Stuhl fest, während der andere Arm schraubt), sieht man bislang selten. Das liegt vor allem an dem gesteigerten Programmier- und Rechenaufwand zur Kollisionsvermeidung, lässt man zwei Roboterarme im gleichen Arbeitsraum miteinander arbeiten.

Es ist leicht vorstellbar, dass Roboter in Zukunft bei solchen Arbeiten eingesetzt werden. Mit all ihren bekannten Vorteilen für den Arbeitgeber gegenüber menschlichen Arbeitern: Kein Gehalt, 24-Stunden-Schichten, 7-Tage-Woche, …

Via Planet Robotics und BotJunkie.

Die Zahl der Roboter steigt kontinuierlich und immer schneller. Nicht nur Roboter in der Forschung, sondern auch in der Anwendung. Bei Industrierobotern ist das nun schon seit einigen Jahren der Fall, mittlerweile kommen aber auch – wenngleich bislang hauptsächlich in Japan und Südkorea – autonome, mobile Roboter hinzu. Etwa Spielzeug- und Therapieroboter, sowie Roboter für den Ottonormalverbraucher, wie zum Beispiel Staubsauger-, Wisch- und Rasenmäh-Roboter.

Um diese Entwicklung etwas im Auge zu behalten will ich im Folgenden regelmäßig in einer Übersicht neue Roboter vorstellen. In diesem ersten Teil werde ich mit einem Roboter beginnen, der nicht neu ist, über den ich aber schon seit längerer Zeit schreiben wollte, weil er unheimlich beeindruckend ist: BigDog. Außerdem ein Gymnastiktrainer und ein fahrender Feuerlöscher.

BigDog wurde 2005 im Auftrag der DARPA von Boston Dynamics, der NASA und der Harvard University entwickelt. Der Roboter wurde für das Militär quasi als modernes Maultier entwickelt. Er ist ca. 6 km/h schnell und kann 150 Ki­lo­gramm auf seinem Rücken tragen.

BigDog ist ein vierbeiniger Roboter, der vor allem durch seinen dynamischen Gang auffällt. Im folgenden Video ist zu sehen, wie er durch verschiedene Terrains marschiert und dabei widrigen Bedingungen ausweichen muss. Er geht über unsicheren Untergrund wie Schnee und Laub oder wird während der Bewegung gestoßen. Sieht man den Roboter mit dem Untergrund kämpfen und stolpern, wirkt er fast lebendig. Die Szene im Video, in der BigDog auf Glatteis ausrutscht, stolpert und sich wieder fängt, wirkt so realistisch, dass ich es beim ersten Ansehen fast beängstigend fand. Die Szene findet sich ca. ab Minute 1:25 im Video und lässt einen unbewusst daran zweifeln, dass dies wirklich eine Maschine und kein Tier ist.

Eine Weiterentwicklung von BigDog, die nicht so laut, dafür aber deutlich leistungsfähiger sein soll, ist bereits in Entwicklung.

Taizo ist ein relativ junger humanoider Roboter. Er er­in­nert optisch an einen Astronaut in Clownschuhen und ist als Gymnastik-Lehrer für ältere Japaner kon­stru­iert. Er ist 20 Zen­ti­me­ter groß, wiegt 7 Ki­lo­gramm und kann mit seinen insgesamt 26 Gelenken ver­schie­de­ne gym­nas­ti­sche Übungen vortanzen.

Taizo wurde vom National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) entwickelt und turnt die Übungen sowohl im Stehen als auch im Sitzen auf seinem Stühlchen, das er mitbringt. Er soll im nächsten Jahr für ca. 8000 US-Dollar zu kaufen sein.

Unter dem Namen HRP-2m Next gibt es den Taizo auch nackt, also ohne das lustige Kostum, für Forschung und Lehre.

FINE, First INtelligent Extinguisher („Erster, intelligenter Feuerlöscher“), ist ein Design-Konzept für einen autonomen Feuerlöscher. Der Roboter ist ein kleines Gefährt, das einen Feuerlöscher in sich trägt. Der Feuerlöscher kann im Normalfall einfach entnommen und zum Löschen benutzt werden. Bricht das Feuer allerdings aus, wenn gerade niemand zu Hause ist, nimmt FINE das Problem selbst in die Hand.

Entwickelt von Benjamin Davoult und Baptiste Lanne und ausgezeichnet mit dem James Dyson Award. Das nachfolgende Video zeigt, wie der Einsatz des Roboters aussehen soll:

Via Planet Robotics und Plastic Pals.

Der Biologe Robert Full hat auf einer der wunderbaren TED-Konferenzen einen fan­tas­ti­schen, inspirierenden Vortrag darüber gehalten, wie er und seine Truppe einen Roboterfuß nach dem Vorbild ver­schie­den­ster Tiere konstruiert haben.

Er beschreibt anschaulich mit vielen Bildern, Musik und Videos, welche überraschenden Erkenntnisse sie gesammelt haben, welche lustigen Experimente sie gemacht haben und wie die Ergebnisse sich mittlerweile schon in mehreren Robotern wiederfinden.

Das Video ist in englischer Sprache und ungefähr 20 Minuten lang. Es gibt auf zwei Beinen laufende Oktopusse, kybernetische Krabben und einen unterhaltsam vortragenden Forscher. Anschaubefehl!

Video: Secrets of Movement von Robert Full.

Via Planet Robotics

Robotische Links der vergangenen Tage:

NMRI: How to make a Fish Robot Body out of Fiberglass − Tutorial (engl.)

Spiegel Online: Entstehung von Gefühlen − Der wei­nen­de Ro­bo­ter

YouTube: BattleBotsTV − Neuer YouTube-Channel für die Freun­de von Ro­bo­ter-Käm­pfen

Produktion: Momac-Offshore-Transfer-System − Roboter set­zen Men­schen si­cher über zu Off­shore-Wind­kraft­an­la­gen

Deutschlandfunk: Red kein Blech! − Programmhinweis, Sonn­tag, 6. Sep­tem­ber 20:05 Uhr, Deutschlandfunk

20min: Roboter-Insekt geht in die Luft − Roboterinsekt mit Ener­gie­ver­sor­gung an Bord

netzwelt: World War − Fantastisch inszeniertes Ro­bo­ter­du­ell (Making-Of)

Alle Entwicklungen der Robotik im Auge zu behalten, ist schwierig, da in den letzten Jahren – und wohl auch in den kommenden – so viel passiert. Es gibt aber einzelne Entwicklungen, die mir ganz anschaulich bewusst machen, was da in der nächsten Zeit auf uns zukommen mag. Hier ist eine davon: Roboter, die fast beliebige Materialien senkrecht hochfahren können.

Ich hatte bereits in einem früheren Blogeintrag gezeigt, wie Roboter mühelos Wände verschiedener Materialen hochsteigen. Dabei waren jedoch für die unterschiedlichen Materialen verschiedene, dafür angepasst, Roboter eingesetzt. Sie verfügten entweder über hunderte kleiner Krallen, um an rauen Oberflächen zu klettern oder über kleine Saugnäpfe, um glatte (Glas-) Wänder zu besteigen.

Was das SRI International (früher Stanford Research Institute) jetzt zeigt, ist um ein vielfaches beeindruckender. Mit den neuen Techniken findet der Roboter sowohl an glatten als auch an rauen Oberflächen Halt, und dieser Effekt kann sogar beliebig ein- und ausgeschaltet werden. Die Technik nennen die Forscher Elektroadhäsion. ¹ Die Technik kann so eingesetzt werden, dass der Roboter nicht klettern muss, sondern die Wände in normaler Geschwindigkeit hochfährt.

Adhäsion ist der durch „molekulare Wechselwirkungen in der Grenzflächenschicht hervorgerufene mechanische Zusammenhalt der beteiligten Phasen“ (Wikipedia). Also der Zusammenhalt zwischen zwei Materialen durch Anziehungskräfte zwischen deren Molekülen. Während Adhäsion zwischen Flüssigkeiten und glatten Materialen stattfindet (zum Beispiel Schutzfolien auf Displays), kann die Elektroadhäsion zwischen einer großen Zahl verschieden gearteter Materialien stattfinden und durch Anlegen von Spannung sogar beliebig ein- und ausgeschaltet werden. Das Prinzip ist das eines Luftballons, das man an einem Pullover reibt und dann irgendwo anheften kann. Der Roboter muss allerdings keinen Ballon und Pullover mit sich führen, sondern erledigt dies über einen Akku, den er mitführt.

Beeindruckend sind dabei vor Allem auch die Kräfte und der Energieverbrauch dieser Technik. Die Elektroadhäsionsfolie kann Kräfte bis zu 1.4 Newton pro Quadratzentimeter aufbringen und hat dabei einen Verbrauch von gerade einmal 20 Mikrowatt pro Newton. Eine Fläche von einem Quadratmeter kann dadurch über eine Tonne tragen und verbraucht dabei gerade einmal 0,3 Watt. Beeindruckend.

Mehr dazu gibts direkt beim SRI International oder als Paper bei IEEE. Im Folgenden ein paar Videos, die Roboter zeigen, die mit dieser Technik, Wände verschiedener Materialien hochsteigen:

Hier klettert der Roboter sogar seitwärts.

Via Planet Robotics