Autonome Robotik

Alles Fake - Ein trauriger Monat für die Robotik

Arne am 17.03.2014 um 20:06 Uhr - zum Artikel

In der vergangenen Woche fand das European Robotics Forum statt. Dabei handelt es sich um eine Networking-Veranstaltung, bei denen aktuelle und zukünftige Trends in der europäischen Forschungslandschaft diskutiert werden. Einem Blick ins Programm der Veranstaltung verrät bereits einen guten Überblick, was die deutsche Robotik Gemeinde umtreibt. Ein wesentlicher Aspekt ist es, die Verknüpfung zwischen Wahrnehmung und Handlung in Robotern zu verbessern. Es geht darum, einen Roboter in die Lage zu versetzen, komplexe Bewegungen und Manipulationsaufgaben, die einen hohen Grad an Geschick erfordern, selbstständig oder durch Demonstration zu erlernen und zu adaptieren.

In meinen Augen ist das ein hochspannendes Thema, in dessen Kontext ich vor etwas längerer Zeit bereits auf nachfolgende beeindruckende Videos aufmerksam geworden bin:

Towards Learning Robot Table Tennis

Das Video zeigt, wie ein Mensch einem Roboter das Tischtennis Spielen demonstriert. Anschließend erprobt und verbessert der Roboter selbstständig seine Fähigkeiten. Schließlich, spielt der Roboter Tischtennis mit einem Menschen.

Der Tischtennis Demonstrator ist meiner Ansicht nach sehr gut geeignet um Forschungsergebnisse dieser Art darzustellen. Es gibt viele Freiheitsgrade. Die Dynamik der Aufgabe ist hoch und fordernd. Eine Tischtennisplatte hat vertretbare Abmessungen, sodass sich der Demonstrator in einem Labor gut realisieren lässt. Das Spiel mit einem echten Menschen ist nicht planbar. Es kommt zu unvorhersehbaren Ballwechseln. Daher demonstriert das Experiment prinzipell sehr gut die Generalisierungsfähigkeit aber auch die Grenzen entwickelter Algorithmen.

Im Februar kündigte der Roboterhersteller KUKA mit nachfolgendem Video ein Tischtennis Duell zwischen einem KUKA Roboter und dem Tischtennisprofi Timo Boll an.

Timo Boll vs. KUKA robot - Teaser

Vor dem Hintergrund der zuvor dargestellten Forschungsarbeiten war ich natürlich freudig gespannt auf das Event. Und damit war ich nicht allein. Aus den Kommentaren:

  • "Hmm...ein Fake wird es nicht sein, glaube aber nicht das der Bot den Hauch einer Chance gegen Boll hat, sobald der mit Topspin angreift. [...]"

  • "Fantastic. Cant wait to see this in action..."

  • "Well...never thought I'd be so hyped for a ping pong match!"

Auf IEEE Spectrum News schreibt Evan Ackermann:

"Wow, Kuka wouldn't have set this whole thing up unless it was actually going to be a good match! Maybe we'll see some amazing feats of high speed robot arms, vision systems, and motion tracking!"

Die geschürte Erwartung bestand in einem tatsächlichen "Duell" im Sinne eines echten Spiels zwischen Mensch und Roboter. In meinem durchaus robotisch geprägten Umfeld wurden rege Diskussionen geführt, wie das hypothetische Match ausgehen würde. Ebenso wurden Vermutungen über technische Realisierungen diskutiert. Die oben angesprochenen Forschungsergebnisse haben die prinzipielle Machbarkeit ja bereits vor einiger Zeit demonstriert. Bis hier her: schöne Arbeit seitens des Marketings. Das mit Spannung erwartete Duell war in aller Munde. Am 10.03. erschien das dann das ernüchternde Video:

The Duel: Timo Boll vs. KUKA Robot

Für sich genommen ein nettes Werbe-Video. Aber nicht das angekündigte Spiel zwischen Mensch und Maschine. Nur ein mit Spezialeffekten voll gepumpter Trickfilm. Die Story: erst dominiert der Roboter, dann reißt Timo das Ergebnis noch einmal mit spektakulären Spielzügen rum. Die wohl beabsichtigte Botschaft des Roboterherstellers wird am Ende noch einmal explizit formuliert:

"Not the best in table tennis. But probably the best in robotics."

Die in meinem Umfeld gespiegelte Botschaft fiel eher anders aus. Sie war mehr von Enttäuschung geprägt. Herauszuhören war zusammenfassend:

"KUKA hat ein Duell versprochen, aber nur einen Trickfilm geliefert."

Auch das spiegelt sich in den sozialen Netzwerken wieder:

  • "Agreed, great idea for marketing, but poorly developed"

  • "I was so excited to see a duel between a robot and a world champion in table tennis. Expectations were like Kasparov vs Deep Blue, right? Turns out it's just a very well shot but fake commercial."

Evan Ackermann trifft es auf IEEE Spectrum News ganz gut:

"But the encounter wasn't the "robot vs. human duel" we were promised. What Kuka gave us instead is an overproduced, highly edited commercial that, in our view, will puzzle (rather than amaze) those of us who follow robotics technology closely."

In meinen Augen eine verpasste Chance, Menschen zu begeistern und durch technologische Leistung zu überzeugen.

Zu allem Überfluss erschien diese Woche dann ein weiteres Fake-Video (dieses Mal nicht von KUKA) von einem Tischtennis Roboter, der angeblich in einer heimischen Garage realisiert wurde:

Ulf Hoffmann Tischtennis Roboter

In der Beschreibung zum Video steht:

"Nach ca. 2 Jahren Entwicklungsarbeit habe ich mit meinem Freund Michael nun unseren selbst gebauten Tischtennis Roboter soweit fertig gestellt, dass man mit ihm schon ordentliche Ballwechsel spielen kann."

Leider ist das Video offensichtlich montiert, wie einige aufmerksame Kommentatoren anmerken:

  • "It is fake, look at 1:09! You can see that the camera in the upper right of the garage door is in front of the table tennis racket because it was added to the footage later."

  • "Had me fooled until the close up at 2:20. Those movements don't seem real, and it seems weird that every movement has the same sound even tough the speeds are different and so are the moves."

Vieles davon finden wir auf Mikrokontroller.net wieder:

camera in the upper right of the garage door is in front of the table tennis racketcamera in the upper right of the garage door is in front of the table tennis racket

Als Trickfilm-Projekt ist das Video sicherlich überzeugend gut gemacht. Das belegen auch die zum Teil auch emotional aufgeladenen Diskussionen zur Echtheit des dargestellten Experiments...

Zwei Aspekte haben mich schließlich zur Wahl des Titels für diesen Blogeintrag bewegt:

Beide Videos, das von KUKA und das Garagen-Video, haben eine unglaublich rasante Verbreitung in den sozialen Netzwerken erfahren. Für den geneigten Robotik-Laien, so befürchte ich, mag allerdings durch beide Videos ein falscher Eindruck von dem entstehen, was Roboter heute leisten können. Die damit verbundenen komplexen Problemstellungen hat Arne in einem früheren Blogeintrag bereits ausführlich thematisiert.

Darüber hinaus erscheint Tischtennis als Demonstrator für die eingangs beschriebenen Forschungsprojekte erst einmal verbraucht. Bei jeder zukünftigen Demonstration des Experiments und jedem neuen Video dazu schwingt zunächst einmal unterschwellig mit: "Schau mal, da hat wieder einer so getan, als könnte er mit einem Roboter Tischtennis spielen". Vielleicht fällt ja jemandem ein alternativer, hinsichtlich Komplexität, Anzahl der Freiheitsgrade und Realisierbarkeit im Labormaßstab vergleichbarer alternativer Demonstrator ein?

Aus robotischer Sicht finde ich die Ereignisse in Summe also sehr schade und komme zu dem Schluss: dies war ein trauriger Monat für die Robotik.

Google kauft Boston Dynamics

Arne am 15.12.2013 um 11:37 Uhr - zum Artikel

Bam!

Google zeigt mit Wucht, dass es sein Engagement in der Robotik offenbar ernst meint. Gestern wurde bekannt, dass Google als achte Robotikfirma innerhalb kürzester Zeit nun auch Boston Dynamics gekauft hat.

Boston Dynamics hat in den letzten Jahren durch fulminante Robotervideos auf sich aufmerksam gemacht, die eine Bewegungsdynamik zeigen, die bis dahin weitestgehend unbekannt war. Eines der beeindruckensten Videos war und ist wahrscheinlich nach wie vor eines der ersten vom BigDog:

Eines der frühen Videos von BigDog mit beeindruckender Stabilität

Dieses Video hat mich beim ersten Mal schockiert. Insbesondere die Szene ab Minute 0:52, bei der BigDog auf Eis ausgleitet. Ich sah ein Robotervideo und mein Hirn signalisierte in dieser Szene, dass es auf ein lebendiges Tier blickt und war einigermaßen verwirrt.

Dass Boston Dynamics diese Kompetenzen auch auf humanoide Robotik übertragen hat, macht es nicht weniger beeindruckend bzw. (je nach Perspektive) beängstigend:

PetMan

Eine Suche nach Boston Dynamics (insbesondere Youtube) fördert noch viele weitere beeindruckende Videos zutage, etwa neue Vierbeiner-Videos von Boston Dynamics WildCat:

WildCat

Nun ist es so, dass Boston Dynamics bislang primär via DARPA vom Militär gefördert war und man daher keine zuverlässigen Informationen über die Technik hinter diesen Videos und die Reproduzierbarkeit der gezeigten Fähigkeiten bekommt. Es gibt Hinweise darauf, dass einzelne Szenen der beeindruckensten Videos von Boston Dynamics gegebenenfalls eher selten / einmalig so gut aussehen und so gut funktionieren.

Mit Googles Engagement ist aber auch hier die Hoffnung, dass Boston Dynamics Schritt für Schritt weniger vom Militär abhängen wird und daher auch mehr Informationen zur Technik und der Reproduzierbarkeit der Experimente publizieren darf. Für die Robotik-Szene wäre das sicherlich ein enormer Gewinn.

Google executives said the company would honor existing military contracts, but that it did not plan to move toward becoming a military contractor on its own.

Das klingt für mich nach einer etwas verklausulierten Aussage, dass Google zwar bestehende Verträge mit dem Militär noch erfüllen will (muss), Boston Dynamics aber sukzessive aus der Milotärrobotik zurückziehen will.

Das wäre toll!

Frühe Aufnahmen zweier BigDog-RoboterFrühe Aufnahmen zweier BigDog-Roboter

Google macht jetzt auch Robotik

Arne am 05.12.2013 um 13:49 Uhr - zum Artikel

Gestern gab es einen Paukenschlag in der Robotik: Google gab bekannt, man habe sieben Robotikfirmen gekauft und habe vor, in Zukunft in Robotik zu in­ves­tie­ren. Mit Meka Robotics and Redwood Robotics zum Beispiel hat man zwei nicht ganz unbekannte Firmen der Robotik gekauft, die sich auf humanoide Ro­bo­ter und Arme spezialisieren.

Das ist insofern ein Pauken­schlag, als die Robotik bislang eigentlich nur in der Industrierobotik, (Nachtrag: der Medizinrobotik) und dem Militär einen wirklich kräftigen Markt hat. Die Servicerobotik ist noch großteils von Forschung, Prototypen und nur vereinzelt kommerziell erfolg­reichen Robotern wie dem Roomba, Pool­reinigungs­robotern o. Ä. bestimmt.

Dass ein Unter­nehmen wie Google nun diesen Markt angreift (vorerst nur als moon­shot-Projekt, also ein eher visionäres Unter­fangen), könnte der Robotik in diesem Bereich gehörigen Schub geben. Mit Googles selbst­fahren­dem Auto haben sie schließ­lich schon gezeigt, dass sie auf diesem Feld durchaus zu ernst­haften Ent­wick­lun­gen willens und in der Lage sind:

Googles selbstfahrendes Auto gibt Gas

Und mit dem initialen Kauf von sieben Robotik-Unternehmen und dem ehemaligen Android-Chef Andy Rubin an der Spitze zeigt Google, dass sie es durchaus ernst meinen.

Ich bin gespannt, was da noch kommt. Ob dies die Robotiklandschaft (also die Servicerobotik, abseits der Industrie- und Militärrobotik) verändern kann/wird?

Veranstaltungshinweis

Jörn am 11.09.2013 um 13:45 Uhr - zum Artikel

Im November richtet die TU Dresden eine Autumn School zum Thema "Human Robot Interaction" aus.

Mehr Infos gibt's hier.

Autumn School 2013 "Human Robot Interaction"Autumn School 2013 "Human Robot Interaction"

Elastische Roboterarmkörper: Fluch oder Segen? (Teil 2)

Jörn am 29.08.2013 um 14:38 Uhr - zum Artikel

Oscillation Damping, Collision Detection and Reaction with a multi elastic link robot arm

Grundsätzlich wird die strukturelle Elastizität in Roboter-Armkörpern bislang nachteilig gesehen. Sie verlängert Ausregelzeiten und verschlechtert die Positioniergenauigkeit. Allerdings wurde die Realisierbarkeit einer schnellen und genauen Positionierung eines gliedelastichen Roboterarms anhand von Ballfang-Experimenten exemplarisch gezeigt [1] . Darüber hinaus kann die intrinsische Nachgiebigkeit jedoch auch vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, die tatsächlich effektive Nachgiebigkeit des gesamten Arms aktiv zu beeinflussen. Wie im ersten Teil zu diesem Thema bereits dargestellt, setzt dies eine Kompensation der unerwünschten Effekte durch eine geeignete unterlagerte Regelung voraus. Dabei wurde die Wahrscheinlichkeit, auch zerbrechliche Objekte im Falle einer unvorhergesehenen Kollision zu beschädigen, deutlich gemindert.

Das obenstehende Video geht einen Schritt weiter. Beabsichtigte oder auch unbeabsichtigte Kontakte werden explizit auf Basis eines Modells der gedämpften Armdynamik detektiert und ermöglichen eine entsprechende Reaktion. Das Video stellt das gliedelastische Experimentalsystem TUDOR vor und zeigt insgesamt sieben Experimente zur Schwingungsdämpfung, zur Detektion genau wiederholbarer stumpfer wie auch scharfer Einschläge auf Luftballons sowie zerbrechlicher Christbaumkugeln, weniger exakt wiederholbarer Einschläge auf einen menschlichen Arm und schließlich zur physischen Interaktion mit dem Roboter.

Die Paare von Dehnungs-Messstreifen, die in der Nähe der Gelenke auf jedem nachgiebigen Arm appliziert sind, fungieren als lastseitige Drehmomentsensoren. Unter der Voraussetzung einer hinreichenden Schwingungsdämpfung kann die verbliebene Dynamik des Arms in Analogie zu konventionellen starren Roboterarmen modelliert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht die unmittelbare Anwendung von Verfahren zur Kollisionsdetektion und -reaktion, wie sie zuvor bei gelenkelastischen sowie starren Roboterarmen vorgestellt worden sind [2] .

Die dargestellen Ergebnisse verdeutlichen, dass die strukturelle Elastizität in Roboter-Armkörpern nicht zwingend als nachteilig gesehen werden muss. Vielmehr können sich mit Hilfe entsprechender Regelungsansätze aus der Ausnutzung dieser Eigenschaften neue Möglichkeiten ergeben.

1
Malzahn, Jörn, Anh Son Phung, and Torsten Bertram. "A Multi-Link-Flexible Robot Arm Catching Thrown Balls." 7th German Conference on Robotics; Proceedings of ROBOTIK. VDE, 2012.
2
De Luca, Alessandro, et al. "Collision detection and safe reaction with the DLR-III lightweight manipulator arm." IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. IEEE, 2006.

Programmhinweis: 3sat Themenwoche

Arne am 05.06.2013 um 11:06 Uhr - zum Artikel

Diese Woche hat 3sat eine Themenwoche „Die Macht der Maschinen“ mit vielen Spielfilmen und Dokumentationen zur vielen unterschiedlichen, gesellschaftlichen Aspekten der Robotik.

Gestern zum Beispiel mit Dokumentation zu unbemannten Drohnen, Roboter für medizinische Operationen und Pflege, etc. Die ganze Woche geht es noch spannend weiter.

3sat: Themenwoche „Die Macht der Maschinen“

Robotik-Stammtisch in Düsseldorf

Arne am 03.06.2013 um 14:10 Uhr - zum Artikel

Allmonatlich findet am ersten Donnerstag im Monat der Robotik-Stammtisch NRW statt. Wegen der Herkunft der Gründungs- und ständigen Mitglieder wechselt der Stammtisch in der Regel zwischen Dortmund und Bielefeld, in diesem Monat wird er allerdings zum zweiten Mal in Düsseldorf stattfinden, um auch Robotiker aus dem südlichen NRW kennenzulernen.

Wir freuen uns auf neue Gesichter, mit denen wir entspannt ein Getränk zu uns nehmen und über Robotik plaudern können.

Wer an weiteren Terminen und Robotik in NRW interessiert ist, dem sei auch die Robotik-Mailingliste ans Herz gelegt: robotiknrw@lists.cit-ec.uni-bielefeld.de Die Anmeldung ist frei.

Bitte weitergeben! Wir sehen uns in Düsseldorf.

DGR-Tage 2013 in München

Arne am 21.05.2013 um 09:29 Uhr - zum Artikel

Vom 7.-8. Oktober werden die dritten DGR-Tage der Deutschen Gesellschaft für Robotik in München stattfinden. Die Veranstaltung richtet sich wie in jedem Jahr primär an Doktoranden und junge Wissenschaftler der Robotik, und ist eine tolle nationale Bühne, um seine Arbeit vorzustellen und zu diskutieren:

„The purpose of the DGR-Days is to foster the scientific exchange among robotics researchers in Germany, in particular young researchers and doctoral students. The organizers are working on the further details which will be posted to the webpage soon.“

DGR-Tage 2013 in München

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