Humanoide

Zweibeiner PetMan von Boston Dynamics

Arne am 27.10.2009 um 15:49 Uhr - zum Artikel

Boston Dynamics hat bereits vor einiger Zeit mit BigDog beeindruckt, einem vierbeinigem Roboter, der sich beinahe furchterregend echt bewegt und vierbeinig durch die verschiedensten Gelände trabt.

Boston Dynamics stellt jetzt die nächste Laufmaschine vor: PetMan. Nicht minder realistisches Laufen und, da diesmal zweibeinig, dem Menschen ähnlicher und dadurch dem Uncanny Valley sehr nahe:

PetMan auf einem Laufband

PetMan läuft 3,2 Meilen pro Stunde (etwa 5,1 Stundenkilometer). Er ist damit nicht der schnellste unter den Zweibeinern (er wird in dieser Disziplin noch von Asimo geschlagen), sein Gang ist jedoch trotzdem bemerkenswert. PetMan rollt wie der Mensch über Ferse und Fußballen ab und hat eine sehr dynamische Gangart. Wie BigDog bringt ihn auch ein Schubser nicht aus dem Gleichgewicht, er fängt sich selbstständig durch einen entsprechenden Ausfallschritt ab und läuft weiter.

Wie BigDog hat auch PetMan einen Einsatz im Militär vor sich. Anders jedoch als BigDog ist PetMan nicht als Gefährte für Soldaten gedacht, sondern soll Schutzkleidung für Soldaten testen. So soll er Schutzkleidung gegen chemische Kampfstoffe und Gifte testen. Wie realistisch er dabei die menschliche Beanspruchung der Kleidung simulieren kann, lässt sich im Video sehen. Gerade die Seitenansicht irritiert, da sich die scheinbare Lebendigkeit nicht leicht einer Maschine zuordnen lässt.

13 Monate hat Boston Dynamics an PetMan entwickelt, weitere 17 Monate folgten für Konstruktion, Inbetriebnahme und Tests. PetMan soll für seinen späteren, geplanten Einsatz natürlich noch einen Oberkörper bekommen, um den kompletten Anzug testen zu können. Damit soll er dann auch all die anderen Bewegungen machen können, die Soldaten machen: Bücken, Krabbeln, Robben, … auch Schwitzen soll PetMan können.

In dieser Anwendung, Kleidung möglichst der gleichen Belastung auszusetzen, wie sie Soldaten verursachen, ist auch die beunruhigend menschenähnliche Bewegung des Roboters begründet. Zweck ist hier eben nicht nur – wie etwa beim Asimo – das zweibeinige Laufen, sondern explizit zweibeiniges menschenähnliches Laufen. Und das ist ihnen gelungen!

Mehr zum PetMan.

Via Planet Robotics.

Roboter: ASIMO, RIBA und OmniZero.9

Arne am 29.09.2009 um 22:30 Uhr - zum Artikel

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

ASIMO

Hondas ASIMOHondas ASIMO

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:

ASIMO lernt neue Gegenstände (BBC)

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:

ASIMO umgeht bewegte Hindernisse

RIBA

RIBARIBA

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.

RIBA transportiert pflegebedürftige Personen

OmniZero.9

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.

OmniZero.9 transformiert sich und trägt seinen Schaffer

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.

Zukunft der Fertigung?

Arne am 15.09.2009 um 15:45 Uhr - zum Artikel

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.

Motoman baut einen Bürostuhl 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.

Roboter: BigDog, Taizo und FINE

Arne am 13.09.2009 um 18:09 Uhr - zum Artikel

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

BigDogBigDog

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.

BigDog in verschiedenen Terrains

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

Taizo

Taizo, GymnastiktrainerTaizo, Gymnastiktrainer

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.

Taizo als Gymnastiktrainer

FINE

FINEFINE

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:

FINE beim Löscheinsatz

Via Planet Robotics und Plastic Pals.

Olympische Spiele für Roboter

Arne am 01.09.2009 um 12:50 Uhr - zum Artikel

7th Wonderful Robot Carnival7th Wonderful Robot Carnival

In Japan fand in diesem Jahr der 7th Won­der­ful Robot Car­ni­val statt – so­zu­sa­gen die olym­pi­schen Spie­le für hu­ma­no­ide, also zwei­bei­ni­ge, men­schen­ähn­li­che Ro­bo­ter.

Hier werden nicht wie bei den RoboGames oder dem RoboCup Roboter für eine bestimmte Disziplin, zum Beispiel Fußball, konstruiert, sondern die humanoiden treten in mehreren Disziplinen gegeneinander an. Zum Beispiel Flaschenziehen.

Beim Flaschenziehen geht es darum, dass der Roboter einen Korb mit kleinen Flaschen möglichst weit schiebt oder zieht. Die Punktzahl ist die Anzahl der Flaschen mal die Distanz. Im folgenden Video sind schön die unterschiedlichen eingesetzten Techniken zu sehen.

Flaschenziehen beim „7th Wonderful Robot Carnival“

Eine andere Disziplin ist das Würfelschieben, bei dem jede Mannschaft versucht, soviele Würfel wie möglich auf die eigene Seite zu holen:

Disziplin „Cubes“

Insgesamt gibt es fünf Disziplinen. Danach ist allerdings noch nicht der Gewinner entschieden, denn die ersten vier treten anschließend zu einem klassischen Deathmatch an, um den Sieger zu küren.

Wie lang es wohl noch dauert, bis wir von humanoiden Robotern die klassischen olympischen Disziplinen sehen? Eine ist schließlich schon vertreten: der Sprint. Wenn auch über die bislang noch wenig ehrfurchterregende Distanz von 2 Metern.

Via Botjunkie und Plastic Pals.

Asimovs Roboter-Gesetze überarbeitet

Arne am 23.08.2009 um 22:04 Uhr - zum Artikel

Isaac Asimov ist bekannt für seine drei Roboter-Gesetze, die er 1942 in seiner Geschichte Runaround erstmals erwähnte:

  1. Ein Roboter darf kein menschliches Wesen wissentlich verletzen oder durch Untätigkeit gestatten, dass einem menschlichen Wesen (wissentlich) Schaden zugefügt wird.

  2. Ein Roboter muss den ihm von einem Menschen gegebenen Befehlen gehorchen – es sei denn, ein solcher Befehl würde mit Regel #1 kollidieren.

  3. Ein Roboter muss seine Existenz beschützen, solange dieser Schutz nicht mit Regel #1 oder #2 kollidiert.

Noch sind Roboter (ist die künstlich Intelligenz) noch nicht weit genug, dass sie eigene Entscheidungen treffen. Diese Gesetze sind also nach wie vor rein fiktional. Mit den Fortschritten in der Robotik und der künstlichen Intelligenz der letzten Jahre … nein … mit den absehbaren Fortschritten in den nächsten Jahren … nein … mit den möglichen, zuküftigen Fortschritten in dem Bereich der künstlichen Intelligenz kann es Sinn machen, diese Regeln für ihren realen Einsatz vorzubereiten, meint David Woods, Robotiker an der Ohio State University. Er sagt, die zunehmende Faszination für immer eigenständigere Roboter führt mitunter dazu, dass ihnen mehr und mehr Entscheidungen überlassen werden – was böse Folgen haben kann.

Woods und seine Kollegen schlagen daher eine Abwandlung der drei Asimov-Regeln vor, die den Schaffer mehr in die Verantwortung nimmt. Frei übersetzt:

  1. Menschen dürfen keine Roboter einsetzen, die nicht die höchsten rechtlichen und fachlichen Standards bzgl. Sicherheit und Ethik mitbringen. [1]

  2. Roboter müssen Menschen gemäß ihrer Stellung gehorchen. Es gibt eine Gruppe von Menschen von denen Roboter Befehle entgegennehmen. [2]

  3. Roboter sind selbstständig genug, um ihre eigene Existenz zu schützen, solange dies nicht mit Regel #1 oder #2 kollidiert. [3]

Woods empfiehlt außerdem, dass sich Robotiker in dieser Hinsicht an der NASA orientieren sollten, die z. B. Regel #3 schon erfolgreich einsetzt. Die Marsrover sind nur begrenzt selbstständig, in dem Sinne, dass sie jeden Tag erneut die Anweisungen entgegennehmen, was sie als nächstes zu tun haben. Sie sind aber selbstständig genug, über keine Klippe zu fahren, solange die NASA-Ingenieure ihnen nicht die explizite Anweisung dazu geben. Dies dürfte unter Anderem daran liegen, dass sich die NASA nicht leisten kann, mit ihren Robotern unvorsichtig umzugehen. Sei es, ihnen zu viel Kontrolle zu überlassen und diese gegebenenfalls zu verlieren, oder sei es, ihnen zu wenig Kontrolle zu überlassen und damit zu riskieren, dass sie versehentlich von den NASA-Ingenieuren ins Verderben manövriert werden. Man wird eben vorsichtiger im Umgang mit Robotern, wenn Reparatur oder Ersatz mehrere Millionen Kilometer und Milliarden Dollar entfernt sind.

Via MSNBC.

1
„[...] says that humans may not deploy robots without a work system that meets the highest legal and professional standards of safety and ethics.“
2
„[...] requires robots to respond to humans as appropriate for their roles, and assumes that robots are designed to respond to certain orders from a limited number of humans.“
3
„[...] proposes that robots have enough autonomy to protect their own existence, as long as such protection does not conflict with the first two laws and allows for smooth transfer of control between human and robot.“

Roboter lernen kochen

Arne am 14.08.2009 um 14:34 Uhr - zum Artikel

Ein Roboterkoch. Foto: AFP/Yoshikazu TSUNOEin Roboterkoch. Foto: AFP/Yoshikazu TSUNO

Neben all den neuen Fähigkeiten, die Roboter dieser Tage lernen, scheinen sie sich auch zunehmend auf das Kochen zu verstehen. Oben im Bild ist ein Motoman-Roboter bei der Zubereitung von Omeletts (oder zumindest einer vergleichbaren japanischen Speise) zu sehen.

Während es sich bei der Abbildung noch um eine Demonstration im Rahmen einer Messe handelte, sind einige Japaner schon weiter.

Im Video sind zwei Roboter zu sehen, die in dem Restaurant für einen Kunden Ramen (eine japanische Nudelsuppe) zubereiten. Wenn es gerade nichts zu kochen gibt, vertreiben die Roboter sich und den Kunden die Zeit durch Schwertkämpfe (mit Küchenmesser und Topfdeckel) oder Jonglage von Tellern. Serviert wird allerdings nach wie vor von menschlichem Personal.

Roboterköche in einem japanischen Restaurant

Dass es ein mühsamer Prozess sein kann, den Robotern das Kochen beizubringen, der mit Programmieren nicht unbedingt etwas zu tun haben muss, zeigt das folgende putzige Video. Der Roboter lernt durch Demonstration, welche Schritte zu tun sind, um ein Omelett zuzubereiten:

Ein Roboter lernt kochen

Eine längere Version des Videos findet sich drüben bei den Robotik-Videos.

Ich hoffe, wir sehen bald auch in Deutschland solche Restaurants, wenngleich sie unsere gewohnten Restaurants bitte nicht verdrängen sollten. Ein Anfang ist in Nürnberg ja schon gemacht – beim Servieren: im s Baggers.

[Review] Jacques Pitrat: Artificial Beings

Arne am 29.07.2009 um 22:27 Uhr - zum Artikel

Artificial BeingsArtificial Beings

Der Verlag Wiley hat mir vor einiger Zeit auf meinen Wunsch hin ein Review-Exemplar des Buches „Artificial Beings — The conscience of a conscious machine“ von Jacques Pitrat zugeschickt, das kürzlich erschienen ist. Das Buch befasst sich aus der Sicht des langjährigen KI-Wissenschaftlers [1] Pitrat mit Artificial Beings, Pitrats Bezeichnung von künstlich-intelligenten Maschinen in Abgrenzung zu Human Beings, den Menschen.

Jacques Pitrat ist ein französischer KI-Forscher, der über 20 Jahren am Centre national de la recherche scientifique an CAIA entwickelte, einem künstlichen Wissenschaftler, wie Pitrat ihn nennt. CAIA ist eine Maschine, die Probleme selbstständig und systematisch angehen und lösen soll.

Da Pitrat als Hauptentwickler von CAIA diesem System besonders nahe steht, baut er Begrifflichkeiten und Zusammenhänge und fast das komplette Buch rund um CAIA auf. Er versäumt dabei nicht, stets auch auf den allgemeinen Fall hinzuweisen, nutzt CAIA aber regelmäßig für Beispiele und um vorher geschriebenes anschaulich zu machen.

Das (englischsprachige) Buch ist mit grundlegenden Englischkenntnissen gut zu lesen. Besonders angenehm ist die präzise und vollständige Sprache von Pitrat, der jeden zentralen Begriff konkret einführt und damit den Leser nie im Unklaren lässt, was seine Formulierungen betrifft. Das ist insbesondere hilfreich, wenn es um die Unterscheidung zentraler Begriffe wie Conscience und Consciousness geht.

Das Buch beginnt bei grundlegenden Gedanken zu künstlicher Intelligenz und findet im Verlauf zu Konzepten wie Emotionen, Gewissen und Selbstbewusstsein von Maschinen, die Pitrat als essentiell für künstliche Intelligenz betrachtet.

Dabei geht Pitrat auch auf seine Entwicklungmethodik für den künstlichen Wissenschaftler CAIA ein, die er Bootstrapping Artificial Intelligence nennt. [2] Damit bezeichnet er seinen Entwicklungsprozess, bei dem er mit einer einfachen, wenig intelligenten KI startet, um in Zusammenarbeit mit dieser iterativ jeweils die nächst-bessere KI zu entwickeln − ein Prozess, den Pitrat über 20 Jahr durchführte. Einzelne Versionen von CAIA lebten dabei über einige Monate und entwickelten neue Ideen, die in die Entwicklung der neuen Versionen einflossen. Pitrat schreibt dazu, dass es seine Überzeugung ist, dass Menschen nur durch Bootstrapping mithilfe von künstlicher Intelligenz in der Lage sein werden, das komplexe Problem der Entwicklung einer künstlicher Intelligenz zu lösen. Der aufmerksame Leser wittert hier das sprichwörtliche Henne-Ei-Problem.

„Artificial Beings — The conscience of a conscious machine“ ist im März 2009 beim Wiley-Verlag erschienen, ISBN 978-1-84821-101-8. Bei Amazon als Hardcover erhältlich für 74,99 EUR: Artificial Beings. Das Buch ist durch seine klare Sprache und den verständlichen Erläuterungen von Fachbegriffe für jeden lesenswert, der in Robotik oder künstliche Intelligenz interessiert ist.

1
KI: Künstliche Intelligenz
2
Bootstrapping bezeichnet in der Informatik einen Prozess, der aus einem einfachen System ein komplizierteres System aktiviert. [Wikipedia]