Humanoide

Luke Arm, eine beeindruckene Armprothese

Arne am 05.02.2010 um 12:06 Uhr - zum Artikel

Wer kühn davon träumt, dass eines fernen Tages die Technologie soweit fortgeschritten ist, dass Menschen mit fehlenden Gliedmaßen Prothesen erhalten, die ihnen vollständige Freiheit zurückgeben, der sollte sich ansehen, was der Mann in dem folgenden Video bereits jetzt mit seiner Armprothese Luke Arm des Segway-Erfinders Dean Kamen anstellt:

Die Armprothese „Luke Arm“

Bedenkt man, dass es bereits Prothesen gibt, die dem Träger sogar in Einschränkungen Gefühl und Tastsinn wiedergeben können, klingen die Visionen angesichts dieser Bilder nicht mehr allzu kühn.

Via Planet Robotics.

Hondas Kurzfilm „Living with Robots“

Arne am 25.01.2010 um 14:30 Uhr - zum Artikel

Honda hat vor einigen Tagen einen wunderbaren Kurzfilm zur Robotik veröffentlicht: Living with Robots. Der Film ist natürlich primär ein Werbefilm für Honda. Er zeigt, was Honda in der Robotik unternimmt, was Honda sich davon verspricht und wie weit sie in einzelnen Bereichen sind. Er ist darüber hinaus aber einfach eine gut gemachte Mischung aus schönen Bildern von Hondas gegenwärtiger Robotik, Kommentaren von Honda-Entwicklern und Aussichten auf die Zukunft.

I think the world is a better place with robots. And we need more of them.

Natürlich spielt ASIMO eine primäre Rolle in dem Film, denn ASIMO ist das Paradestück von Honda und nach wie vor weltweit die Speerspitze der zweibeinigen Robotik.

Und hier ist das Video:

Honda – Living with Robots

Humanoider Roboter aus Dortmund klettert

Arne am 20.01.2010 um 16:16 Uhr - zum Artikel

Ein humanoider Roboter aus Dortmund hat das Klettern gelernt. Er klettert dabei nicht wie hier bereits vorgestellte Kletter-Roboter glatte Wände unterschiedlicher Materialien hoch. Er klettert stattdessen – wie es sich für einen anständigen Humanoiden gehört – sehr viel menschenähnlicher eine Kletterwand hoch.

Die Bewegung ist beeindruckend, man mag zu Beginn des Videos gar nicht glauben, dass der Roboter mit den Füßen wirklich die Griffe trifft, darauf stehen bleibt und sich abdrücken kann. Aber es funktioniert:

Klettern an der Kletterwand

Der Roboter namens Bioloid klettert an der mit Griffen ausgestatteten Kletterwand nicht etwa mit einem vordefinierten Pfad oder sogar vordefinierten Motorkommandos, sondern autonom. Den besten Pfad nach oben sucht er sich kamerabasiert selbst heraus, wenngleich die Kamera (noch) nicht am Roboter angebracht ist, sondern extern.

Die Programmierung des Roboters stammt von Marco Wickrath von der TU Dortmund in Zusammenarbeit mit der University of Manitoba in Kanada. Ich sehe mit Freude, dass ein Student meiner Heimat-Uni es mit seiner Demo bis in die internationale Robotik-Szene schafft.

Nebenan in der Video-Abteilung ist noch ein weiteres Video des Bioloid zu sehen, das die Geschwindigkeit und Zielgenauigkeit demonstriert, mit der der Roboter die Griffe auswählt.

Roboterbegriff – Teil 2: Einige Definitionen

Jörn und Arne am 15.01.2010 um 00:02 Uhr - zum Artikel

Der Begriff „Roboter“ ist nicht deutlich definiert, war es noch nie und wird es vermutlich auch nie sein. Dazu werden bereits jetzt zuviele Maschinen unterschiedlicher Ausprägung, Mobilität und Autonomie als Roboter bezeichnet.

Ursprünglich entstammt der Begriff dem slawischen Wort „robota“, das Arbeit oder Fronarbeit bezeichnet … ein Roboter ist demnach also ganz allgemein ein Diener für den Menschen.

Bereits in unserem ersten Teil wurde die Schwierigkeit der Abgrenzung von Robotern gegenüber herkömmlichen Maschinen angeschnitten. In diesem Beitrag versuchen wir uns dem Roboterbegriff darüber weiter anzunähern, dass wir einige bekannte Roboter-Definitionen zusammentragen.

Es haben sich bereits etliche Wissenschaftler und Institutionen daran versucht, den Roboterbegriff in konkretere, präzisere und zeitgemäße Formen zu gießen. Längst haben Roboter eine unzählige Vielfalt an Gestalten angenommen und werden zu unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt.

Hier also einige Definitionen, auf die man stößt:

Roboter allgemein

  1. Das Robot Institute of America sagt: „Ein Roboter ist ein programmierbares Mehrzweck-Handhabungsgerät für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste Aufgaben einsetzbar.“

  2. Die deutschsprachige Wikipedia sagt: „Ro­bo­ter sind sta­tio­nä­re oder mo­bi­le Ma­schi­nen, die nach ei­nem be­stim­mten Pro­gramm fest­ge­leg­te Auf­ga­ben er­fül­len.“

  3. Die englischsprachige Wikipedia sagt deutlich ausführlicher: „A robot is a virtual or mechanical artificial agent. In practice, it is usually an electro-mechanical system which, by its appearance or movements, conveys a sense that it has intent or agency of its own. The word robot can refer to both physical robots and virtual software agents [...]. There is no consensus on which machines qualify as robots, but there is general agreement among experts and the public that robots tend to do some or all of the following: move around, operate a mechanical limb, sense and manipulate their environment, and exhibit intelligent behavior, especially behavior which mimics humans or other animals.“

  4. Auf der Website itwissen.info steht zu lesen: „Ro­bo­ter sind pro­gramm­ge­steu­er­te Ma­schi­nen für Hand­ha­bun­gen ohne mensch­li­chen Ein­griff. Die Ro­bo­ter-Steu­e­rung er­folgt durch Com­pu­ter, die mit Sen­so­ren und an­de­ren er­ken­nungs­tech­ni­schen Ele­men­ten, Be­we­gungs-, Greif-, Hal­te- und Be­ar­bei­tungs­or­ga­nen zu­sam­men­wir­ken.“

  5. Neogrid, das innovative EDV Lexikon, sagt: „Unter dem Begriff Roboter ist eine mit Sensoren ausgestattete Maschine, die selbständig, umfassende Aufgaben erfüllen kann, zu verstehen.“

Industrieroboter

Der Begriff des Industrieroboters ist etwas einfacher handhabbar, da er zum Einen nur einen Teilbegriff definiert und von zahlreichen industrienahen Organisationen und Verbänden klar definiert wurde. Zwei populäre deutsche Beispiele dafür sind:

  1. Die Deutsche Industrienorm, naturgemäß recht penibel bei Definitionen: „Ein Industrieroboter ist ein automatisch gesteuerter, frei programmierbarer […] Mehrzweck- […] Manipulator […], der in drei oder mehr Achsen […] programmierbar ist und zur Verwendung in der Automatisierungstechnik entweder an einem festen Ort oder beweglich angeordnet sein kann“ [1] (DIN EN ISO 8373)

  2. Die VDI-Richtlinie 2860 sagt: „Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.“

Spezielle Roboter und Roboterteile

Die JARA, Japan Robot Association, hat konkretere Definitionen für mehrere, verschiedene Roboterbegriffe und -teile:

  1. Manual Manipulator: Handhabungsgerät, das kein Programm hat, sondern direkt vom Bediener geführt wird.

  2. Fixed Sequence Robot: Handhabungsgerät, das wiederholt nach einem konstanten Bewegungsmuster arbeitet. Das Ändern des Bewegungsmusters ist relativ aufwendig.

  3. Variable Sequence Robot: Handhabungsgerät, wie Fixed Sequence Robot, jedoch mit der Möglichkeit, den Bewegungsablauf schnell und problemlos zu ändern.

  4. Playback Robot: Der Bewegungsablauf wird diesem Gerät einmal durch den Bediener vorgeführt und dabei im Programmspeicher gespeichert. Mit der im Speicher enthaltenen Information kann der Bewegungsablauf beliebig wiederholt werden.

  5. Numerical Control Robot: Dieses Handhabungsgerät arbeitet ähnlich wie eine NC-gesteuerte Maschine. Die Information über den Bewegungsablauf wird dem Gerät über Taster, Schalter oder Datenträger zahlenmäßig eingegeben.

  6. Intelligent Robot: Diese höchste Roboterklasse ist für Geräte gedacht, die über verschiedene Sensoren verfügen und damit in der Lage sind, den Programmablauf selbsttätig den Veränderungen des Werkstücks und der Umwelt anzupassen.

Die International Federation of Robotics weist im Vorfeld ihrer Definition von Servicerobotern erst einmal darauf hin, dass eine Definition weder leicht noch weit akzeptiert ist:

Service robots have no strict internationally accepted definition, which, among other things, delimits them from other types of equipment, in particular the manipulating industrial robot.

Versucht sich dann aber trotzdem an einer Definition:

IFR, however, have adopted a preliminary definition: A service robot is a robot which operates semi- or fully autonomously to perform services useful to the well-being of humans and equipment, excluding manufacturing operations. With this definition, manipulating industrial robots could also be regarded as service robots, provided they are installed in non-manufacturing operations. Service robots may or may not be equipped with an arm structure as is the industrial robot. Often, but not always, the service robots are mobile. In some cases, service robots consist of a mobile platform on which one or several arms are attached and controlled in the same mode as the arms of the industrial robot. Because of their multitude of forms and structures as well as application areas, service robots are not easy to define. Since 2007 a working group of ISO is revising the ISO 8373 which finally will include an official definition of service robots.

Die Definition enthält nicht umsonst vage Konstruktionen wie maybe, may or may not und not always. Wer weiß, ob die zum Ende angekündigte ISO 8373 zumindest für Serviceroboter eine konkrete Definition bieten kann.

Was tun?

Allein die genannten Definitionen zeigen eine Breite verschiedener Aspekte des Begriffs, obwohl hier aufgeführte Definitionen lediglich eine Auswahl der existierenden Definitionen darstellt. Interessant und schwierig ist dabei auch, was die englischsprachige Wikipedia als Einzige in der aufgeführten Riege zu berücksichtigen scheint: Der Begriff „Roboter“ wird mehr und mehr für reine Software-Roboter verwendet. Jegliche Definitionen, die von Maschinen oder Mechanismen reden, laufen dort ins Leere. Es scheint sich zwar herauszustellen, dass Roboter eher für die Maschine und Bot eher für reine Software verwendet wird, aber auch hier liegen noch weitere Schwierigkeiten für eine saubere Definition. Gerade weil die Fortentwicklung zukünftiger Robotergenerationen - auch der physisch präsenten - in Zukunft zunehmend durch Softwaretechnologien geprägt sein wird.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass primär zwei erfolgreich Ansätze unter den aufgeführten erkennbar sind:

  1. wie es die englischsprachige Wikipedia macht: Eine Reihe von Eigenschaften aufzählen, von denen ein Roboter eine, mehrere oder alle besitzen kann. Hierbei ist schwierig, nicht zu viele Eigenschaften zu nennen, so dass nicht im Endeffekt jeder Toaster und jede Lampe ein Roboter ist.

  2. sich darauf zu einigen, dass all die Dinge, die wir als Roboter bezeichnen, zu verschieden sind und man daher lieber einzelne Roboterklassen separat definiert.

Vielleicht bietet sich in Analogie zur Biosystematik bei Lebewesen eine Taxonomie oder zumindest eine Ontologie auch für Roboter an. Auf diese Weise ließen sich beide Ansätze vereinen. Auf oberster Ebene trohnt ein allgemeiner Roboterbegriff. Er ist knapp und nennt diejenigen Eigenschaften, die allen Robotern gemein ist. Dieser wird anschließend über eine hierarchische Struktur innerhalb der Systematik in feinere und präzisere mit Unterbegriffen benannte Familien und Klassen unterteilt.

Aber bis das geschehen ist, verlassen wir uns vielleicht besser auf unser ganz wunderbar arbeitendes Gehirn und halten es mit den Worten des US-amerikanischen Ingenieurs Joseph Engelberger (Entwickler des ersten Industrieroboters Unimate), der sagte:

Ich kann nicht genau sagen, was ein Roboter ist, aber ich weiß, dass es einer ist, wenn ich einen sehe.

Joseph Engelberger
1
Die Auslassungen innerhalb des Zitats nennen lediglich die Normen der jeweiligen Begriffe.

Roboterbegriff – Teil 1: Schon ein Roboter oder doch nur ein ferngesteuertes Auto?

Arne am 15.12.2009 um 20:08 Uhr - zum Artikel

Was macht eigentlich einen Roboter aus? Aus welchen Komponenten muss er bestehen? Was muss er können, damit sich ein Roboter auch Roboter nennen darf? Welche Arten von Robotern gibt es und woran sind sie zu unterscheiden?

Einen Roboter haben wir alle schonmal gesehen. Die meisten Roboter würden wir auch als solche erkennen, wenn wir sie zum ersten Mal in Aktion erleben oder auch nur ein erstes Bild von ihnen sehen. Wir haben ein wages Bild von einem Roboter in unseren Köpfen. Aber wer von uns könnte eine präzise Definition des Begriffs „Roboter“ formulieren? Für die meisten Robotik-Enthusiasten mag diese Fragestellung wie eine belanglose Spitzfindigkeit erscheinen. Wer allerdings beruflich mit Robotern zu tun hat, wie beispielsweise Wissenschaftler oder Journalisten, der wird seine Worte mit Bedacht wählen. Es besteht die Gefahr, dass womöglich einer Maschine Fähigkeiten oder Eigenschaften zugesprochen werden, über die sie garnicht verfügt. Im Extremfall stellt sich die Frage, wer die Verantwortung für das „Handeln" eines Roboters trägt.

Ein paar gelagerte Achsen, ein Elektromotor, ein Akku und ein paar knackende So­nar­sen­sor­en machen noch lange keinen Serviceroboter. Ein Kette von Elektromotoren und Metallkörpern ist nicht immer gleich ein Manipulator oder ein Industrieroboter.

In der Vergangenheit ist „Ethik in der Robotik" bereits mehrfach ein Thema auf Botzeit gewesen. Gerade in diesem Themenfeld wird der Bedarf eines bewussten Umgangs mit dem Roboterbegriff besonders deutlich. Überspitzt formuliert geht es darum, ob eine Drohne, die dazu benutzt wird im Kampfeinsatz entfernte Ziele anzugreifen, bereits ein an der Front kämpfender Roboter ist. Oder handelt es sich vielmehr um den kriegerischen Gebrauch extrem teurer ferngesteuerter Modellflugzeuge?

Es wird interessant sein, zu beobachten, wie die Medien in Zukunft mit dieser Begrifflichkeit umgehen werden. In welchen Zusammenhängen sie von Robotern oder von ferngesteuerten Maschinen berichten werden und wie dies unser persönliches aber auch gesellschaftliches Bild von Robotern prägen wird.

Sicherlich kann dieser Blogeintrag nicht all die genannten Fragen beantworten. Er soll den interessierten Leser zum Nachdenken anregen und als Ankündigung dienen, dass in Zukunft weitere Einträge in diesem Kontext folgen werden. Soviel sei verraten: Es wird in jedem Fall eine Sammlung häufig angewendeter Roboterdefinitionen geben.

Human Touch

Arne am 09.12.2009 um 14:26 Uhr - zum Artikel

Oft sind es die kleinen Bewegungen und Gesten, die einen Roboter menschlich oder zumindest lebendig erscheinen lassen. Ein Beispiel dafür habe ich kürzlich hier gezeigt: den kleinen Humanoiden ROPID.

Den Menschen direkt nachzubilden, ist in dieser Hinsicht ein gefährlicher Weg, da er den Roboter schnell gefährlich nahe an das oder sogar direkt in das Uncanny Valley führt. [1]

Dass die optische Ähnlichkeit jedoch gar nicht zwingend notwendig ist, zeigt ein neues Beispiel eines Marimba-spielenden Roboters namens Shimon. Eine Marimba ist ein Xylophon, auf dem Shimon zu Musik, die er hört, live improvisieren kann. Ein Musiker spielt auf einem Piano eine Musikstück und Shimon erkennt Rythmus und Thema und spielt nach kurzer Zeit passend mit. Wie das aussieht, ist im folgenden Video zu sehen:

Shimon improvisiert auf einer Marimba

Um Shimon weiter zu einem vollwertigen Mitglied einer Band auszubauen, hat man sich nun in der Robotic Musicianship Group an der Georgia Tech einen passenden Kopf zu dem Roboter ausgedacht, der signalisiert, dass der Roboter die Musik fühlt. Der Roboter wippt dazu mit dem Kopf im Takt, blinzelt mit den Augen und nimmt Blickkontakt mit umstehenden Bandmitgliedern auf. Hier im Video:

Shimon fühlt die Musik

Ich bin schon sehr gespannt, den Roboter einmal improvisierend und mit dem Kopf wippend in einer echten Band mitspielen zu sehen. Ich kann mir gut vorstellen, dass er darin ein absurd stimmiges Bild abgibt. Ich hoffe, dieses Video bekommt man bald zu sehen. In dem Fall werde ich es natürlich hier zeigen.

Shimon via Planet Robotics.

1
Das Uncanny Valley („unheimliches Tal“) bezeichnet den Effekt, dass Roboter dem Menschen nicht in gleichem Maße vertrauter werden, wie sie ihm ähnlich werden. Stattdessen gibt es einen Knick, das Uncanny Valley, in dem der Roboter dem Menschen sehr ähnlich, ihm dabei aber unheimlich und fremd ist. Erstaunlicherweise fremder als Roboter, die dem Menschen nicht so ähnlich sind. Uncanny Valley in der Wikipedia.

Die Entwicklung von ASIMO

Arne am 07.11.2009 um 15:23 Uhr - zum Artikel

Gerade beim Stöbern gefunden: Die Entwicklung und Geschichte von ASIMO in einem Bild. Der heutige ASIMO mit seinen zehn Vorfahren neben sich aufgereiht:

ASIMO und seine Vorfahren. Foto: HondaASIMO und seine Vorfahren. Foto: Honda

Gut sichtbar ist, welch große Rechner die ersten Versionen mit sich trugen, um den kompliziertes Bewegungsauflauf zu regeln. Ich hoffe, die Größenentwicklung der drei letzten ASIMOs wird nicht fortgeführt.

Dass in Kürze eine neue Version vorgestellt wird, ist übrigens nicht gänzlich unwahrscheinlich, da Honda wahrscheinlich auf die jüngsten Fortschritte von zum Beispiel Toyota antworten will.

Abbildung via KY drives.

Nachtrag: BotJunkie hat nochmal größere Bilder aller einzelnen Vorfahren aufgetan.

Roboter: Ropid

Arne am 30.10.2009 um 16:40 Uhr - zum Artikel

ROPIDROPID

ROPID ist ein noch junger, humanoider Roboter, der in diesem Monat von Tomotaka Takahashi von der Kyoto University vorgestellt wurde. Ropid ist 38 Zentimeter hoch und sein Gewand aus Karbonfaser und Plastik gefertigt.

Seine Fähigkeiten übersteigen die Fähigkeiten anderer Humanoider seiner Klasse nicht erheblich, im Wesentlichen bietet er die typischen Bewegungsabläufe. Er kann zwar 8 Zentimeter hoch hüpfen, die Behauptung des Bauers, er könne laufen/rennen, kann das Video jedoch nicht bestätigen. Selbst bei der hektischen Bewegung, die zu sehen ist, fehlt das wesentliche Element von Laufen/Rennen: Dass nämlich für eine zumindest kurze Zeitspanne beide Füße den Kontakt zum Boden verlieren. Im Video ist das nicht zu sehen:

Demonstration von Ropid

Auch wenn die Bewegungsfähigkeit an die Fähigkeiten der Konkurrenz erinnern, hebt sich Ropid etwas ab. So ist er etwas schneller als seine Kollegen, einen weiteren, großen Teil macht aber sicher sein Gesicht aus, mit den leuchtenden Augen und der niedlichen Schnute. Die Art und Weise, wie er Sprachkommandos mit einem Aufleuchten der Augen, Nicken und einer Antwort quittiert, ist ganz vorzüglich. Ich mag besonders, wie er nach Ausführung eines Kommandos wieder seinen Befehlsgeber ansieht, um die nächste Aufgabe entgegenzunehmen.

Solche kleinen, kommunikativen Gesten des Roboters sind keine großen Schritte in technischer Hinsicht, sind aber Elemente, die in der Servicerobotik, also bei dem Kontakt zwischen Robotern und Menschen, bisweilen mehr bewirken, als technische Lösungen. Sie können die Akzeptanz eines Roboters enorm erhöhen. Da kann man auch die zwischenzeitliche Schwerhörigkeit von Ropid gut verzeihen, die einer offenbar noch nicht ganz ausgereiften Spracherkennung oder der Geräuschkulisse während der Vorführung geschuldet sein dürfte.

Insgesamt einer toller, kleiner Roboter, der viel Spaß beim Zusehen und sicher auch beim Arbeiten macht.

Via engadget German. Weitere Bilder bei Robot Watch.