Robuste Roboterhand vom DLR

Einen Vorgeschmack zur weiteren Entwicklung in der Robotik hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in den letzten Tagen geliefert:
Angetriggert von einem Artikel in der IEEE Spektrum, wie ich annehme, berichteten in den letzten Tagen allerhand englischsprachige Robotik-Blogs (z.B.) über die neue Roboterhand, die das DLR vorgestellt hat.

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Leichtbau-Hand des DLR

Die Hand sieht nicht nur spektakulär aus, ihre wahre Sensation liegt zum einen in ihrer Ähnlichkeit zur menschlichen Hand und vor allem in ihrer Robustheit. Die Ähnlichkeit zur menschlichen Hand liegt maßgeblich im (technische) Design begründet, das dem Bewegungsapparat der menschlichen Hand sehr Nahe kommt. Dass die Hand in den Blogs dieser Welt unter Bezeichnungen wie Super Robust Robot Hand geführt wird, ist darin begründet, dass das DLR zeigen kann, dass diese Hand selbst mehrere Schläge mit einem Hammer überlebt; mit nahezu allen bisherigen Robotik-Bauteilen absolut undenkbar. Vor allem, wenn sie dafür nicht in eine Schutzhülle eingepackt sein müssen und sich dabei noch so präzise bewegen können.

Hier im Video ist die Hand zu sehen und wie mit ihr umgegangen wird:

Leichtbau-Hand des DLR in Bewegung und grob behandelt

Schon auf der Automatica im letzten Jahr zeigte das DLR die Hand plus angeschlossenem Unterarm und zog damals schon viele Blicke auf sich. Dass die Robotik-Abteilung des DLR um Hirzinger plant, sozusagen als nächsten großen Wurf, dieses Designprinzip innerhalb der nächsten fünf Jahr in einen Vollkörper-Humanoiden fließen zu lassen, stimmt mich äußerst erwartungsvoll. Der Plan ist, so hört man aus eingeweihten Kreisen, innerhalb der nächsten fünf Jahre die Hardware des Roboter fertigzuhaben und in weiteren fünf Jahren den Roboter vollständig zu beherrschen, so dass er rennen und Treppen rauf- und runterspringen kann. Und wem ist das mehr zuzutrauen, als dem DLR, nachdem die Robotik-Abteilung zuletzt mit dem Leichtbau-Industriearm gezeigt hat, zu welchen technologischen Sätzen man dort in den Lage ist.

Was diese Hand so besonders robust macht, ist ihr durchdachtes Design, moderne Materialien, aber vor allem die Verwendung von künstlichen Sehnen zur Bewegung der Finger. Diese erlauben es, plötzlich auftretenden Kräften nachzugeben (wie zum Beispiel bei einem Aufprall), so dass die Struktur der Hand und die Elektronik von diesen Kräften nicht verletzt wird. Weiterhin wurden die Sehnen in einer Art und Weise verbaut, die es erlauben, ihre Steifigkeit zu verändern. Also etwa steife Sehnen für einen möglichst präzisen Griff und weniger steife Sehnen, wenn es darum geht, unbekannte Gegenstände zu ertasten, oder empfindliche Objekte sanft zu greifen.

Mit insgesamt 19 Freiheitsgraden ist die Hand außerdem ähnlich bewegungsfähig wie unsere Hand (die gerade einmal einen Freiheitsgrad mehr hat). Bei der Konstruktion haben die Bauer darauf achtgegeben, dass die Bewegungsabläufe der Finger denen menschlicher Finger sehr nahe kommen, was diese Hand insgesamt mit all den obigen Faktoren zur aktuell wahrscheinlich coolsten Roboterhand für Humanoide macht. Der Konferenzbeitrag 1 zu der Hand und diesem Arm wurde auf der HUMANOIDS-Konferenz im Dezember in Nashville folgerichtig mit dem Best Paper Award ausgezeichnet. Dort zeigte der Vortragende Grebenstein im Video, wie mit einem Baseball-Schläger auf den Arm eingeschlagen wird, ohne dass dieser Schaden nimmt. Und das – das macht es so beeindruckend – nicht etwa mit ausgeschalteten Motoren und schlaff herumhängend, sondern in voller Positionsregelung. Ein gehöriger Unterschied, muss man doch bislang mit Robotern jede Bewegung im Vorhinein in Simulation ausführen, um jede Kollision mit eigenen Körperteilen oder anderen Objekten und eine damit einhergehende Beschädigung des Roboters auszuschließen.

Auf den Humanoiden des DLR in diesem Design kann man nur gespannt sein. Mehr und mehr beeindruckende Humanoide hat man in den letzten zwei Jahren die Weltbühne betreten sehen. Aber ein Leichtbau-Roboter, der in jedem Detail so durchdacht und so technologisch fortgeschritten ist, wie es uns mit der DLR-Hand gezeigt wurde, dürfte ein neues Niveau erreichen.

Bericht von der Automatica 2010

Die Automatica, internationale Fachmesse für Automation und Mechatronik in München war auch in diesem Jahr wieder eine spannende Technologie-Schau. Wenngleich etwas kleiner als vor zwei Jahren, zeigten sich wieder dichtgedrängt in vier Hallen Hersteller und Forschungseinrichtungen der Automation, Mechatronik und Robotik.

Einzelne Teile der Messe waren für mich weniger interessant, das sind vor allem die Bereiche zur Förderungstechnik und klassischen Industrieautomatisierung:
Förderbänder, Rollen, Räder, Notausschalter und Warnleuchten. Die Hallen zur klassischen Industrierobotik habe ich mir wiederum gerne angesehen. Hier zeigen die großen Industrierobotik-Hersteller auf beeindruckenden Standflächen ihre Roboter. Von kleinen, schnellen Robotern bis hin zu den großen Kolossen. In den letzten Jahren, beginnend mit den KUKA Titan (dem ersten mit einer Tonne Traglast), werden dazu gerne Roboter ausgestellt, die ganze Fahrzeuge oder Fahrzeugkarossen live durch die Halle stemmen.

Hier war in diesem Jahr der Hersteller Fanuc in besonderem Maße präsent. Nicht nur durch die zahllosen Hostessen, die stets in großer Zahl in leuchtend gelben Kleidern um den Stand und durch die Hallen schwirrten. Sondern auch durch einen Giganten, der von einem Fanuc-Partner ausgestellt wurde. Die Traglast des Roboters war am Stand nicht direkt zu erkennen und ich konnte beim Vorbeigehen leider auch keinen Ansprechpartner antreffen. Die Tatsache, dass jedoch allein der Greifer, den der Roboter durch seinen Arbeitsbereich wirbelte, ungefähr so groß war, wie sonst manch ein Industrieroboter der Konkurrenz, sprach Bände. Eine wahrlich imposante und furchteinflößende Maschine.

Das CoR-Lab, und damit auch ich, war als Aussteller in der Halle A2 untergebracht. Halle A2 war hauptsächlich der Robotik verschrieben, weswegen wir dort umgeben von der Konkurrenz 1 aufgestellt waren. Mit in der Halle und in Sichtweite fanden sich so zum Beispiel das KIT (Karlsruhe Institute of Technology), das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) und viele weitere Prominenz der deutschen Robotik-Forschungslandschaft.

Wir hatten einen gemeinsamen Stand mit dem Excellenzcluster CITEC, ebenfalls von der Universität Bielefeld, und damit sozusagen einen gemeinsamen Stand zur Forschung in der Mensch-Maschine-Interaktion. Zu unserem Stand fanden einige interessierte Besucher, unsere Demo lief alle Tage stabil und kam dem Eindruck nach gut an. Die Qualität der Kontakte, die wir auf der Messe geknüpft haben, war für uns alle auf jeden Fall in höchstem Maße erfreulich. Einige Vertreter aus der Industrie, die an unseren gezeigten Fähigkeiten interessiert sind und in nächster Zeit konkrete Anwendungsszenarien mit uns besprechen wollen.

Natürlich kamen nicht nur Industrievertreter, sondern auch die Konkurrenz 2 sondierte sich. Bisweilen beliebt auf solchen Messen ist es seitens der Institutsleiter und Professoren, das Namensschild abzunehmen in der Hoffnung, unerkannt einen Doktoranden auflaufen zu lassen. Nicht um zu spionieren, sondern um mit dem eigenen Fachwissen die Geschichte zu hören, die auch der gemeine Besucher hört. Als Doktorand muss man in solchen Fällen auf der Hut sein. Das Gespräch beginnt entspannt wie mit jedem anderen Messebesucher, bis sich im Laufe des Gesprächs herausstellt, dass der Gegenüber von dem, was man dort erzählt, im ungünstigsten Fall mehr Ahnung hat.

Ähnlich ist es mir in diesem Jahr passiert. Nicht die Konkurrenz, sondern Günther Schreiber persönlich, am Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt sozusagen Vater des Leichtbauarms, kam an den Stand. Eine kompetentere Person bezüglich des Roboters, den wir für unser Szenario als Forschungsplattform einsetzen, gibt es wohl nicht. Zu dem Zeitpunkt war ich allein am Stand und bemerkte erst zur Mitte des Gesprächs, mit wem ich es zu tun hatte. Es lief aber alles erfreulich und in dem Gespräch mit ihm habe ich sogar einige Neuigkeiten zur weiteren Entwicklung des Leichtbauarms erfahren können.

Im Folgenden kamen noch Personen vom KIT, weitere Interessierte vom DLR, Wissenschaftler vom Münchner Exzellenzcluster CoTeSys und viele mehr zum Stand. Allesamt angenehmerweise ein interessierter Austausch und Plaudern unter Kollegen. Und als dann die DLR-Prominenz Patrick van der Smagt an unseren Stand kam, war zum Glück unser Institutsleiter ebenfalls anwesend, so dass auch Fragen zum übergreifenden Forschungsplan beantwortet werden konnten.

Dass auch meine ehemaligen Kollegen aus der Robotertechnologie-Gruppe der Siemens-Forschungsabteilung aus München mal vorbeischauten, hat mich zudem gefreut. Abends habe wir dann natürlich auch das schöne Wetter genutzt, um in gemeinsamer Bielefelder, Münchner und Dortmunder Gruppe bei Leberkäs und Bier Kontakte zu pflegen und Robotik-Neuigkeiten auszutauschen. Ein toller Abend.

Insgesamt war es eine schöne Woche, die allerdings auch viel Energie gekostet hat. Die vielen Gespräche, das konstante Präsentsein in Kombination mit den vielen durchgearbeiteten Nächten im Vorfeld kosten viel Kraft. Aber es hat sich gelohnt.

Und in einem der nächsten Beiträge werde ich schreiben, was fachlich zu erfahren war und welche Hinweise auf die deutsche Robotik-Zukunft auf der Messe zu finden waren. Sowohl aus dem Gespräch mit Günther Schreiber als auch das, was das DLR als Blick in die nahe Zukunft zugelassen hat. Der könnte nämlich – so er denn zutrifft – einen Major Impact bedeuten und atemberaubende Resultate hervorbringen. Und wer in Deutschland sollte dazu bessere Möglichkeiten haben, dies auch wahr zu machen, als das DLR?!

Mehr dazu folgt.

Jetzt, da die Kommentarfunktion im Blog endlich wieder funktionstüchtig ist, freue ich mich auch wieder über Kommentare. Kann vielleicht einer der Blogleser die Automatica aus Besuchersicht zusammenfassen?

Auf nach München!

So, heute geht`s auf nach München zur diesjährigen Automatica, wo wir eine Demo zur Mensch-Maschine-Interaktion mit dem KUKA Leichtbauarm zeigen werden, wie wir es in ähnlicher Form auf der Hannover Messe gemacht haben.

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Automatica 2010

Die letzten Tage waren wieder hinreichend stressig, da wir die Demo weiter ausgebaut haben und neue Dinge zeigen wollen und werden. Aber die Arbeit hat sich gelohnt und wir sind wieder einen deutlichen Schritt weiter, was die Beherrschung des Roboters und die Einbindung in natürliche und intuitive Interaktion zwischen Mensch und Maschine angeht.

Wenn ich Zeit habe, werde ich an dieser Stelle noch etwas detaillierter beschreiben, was wir im Moment mit dem Roboter machen.

So, aber nun auf nach München. Ich freu mich schon auf interessante Gespräche mit anderen Automatisierungstechnikern und auf den Biergarten heut abend. Und auf das gemeinsame Essen mit der Robotikgruppe von Siemens CT, bei denen ich eine zeitlang gearbeitet habe, freue ich mich ganz besonders.

In eigener Sache: CoR-Lab

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Die Gründung

Seit Anfang der Woche ist mein neuer Arbeitgeber das Research Institute for Cognition and Robotics, das CoR-Lab in Bielefeld. Ein noch recht junges Institut, gegründet im Juli 2007. Eine Be­son­der­heit des CoR-Labs ist die stra­te­gi­sche Part­ner­schaft mit dem In­du­strie­part­ner Hon­da Re­search In­sti­tu­te Eu­ro­pe (HRI-EU). Di­rek­te Aus­wir­kung ist, dass das CoR-Lab über zwei Honda Hu­ma­noid Re­search Robots verfügt, die man unter dem Namen ASIMO kennt.

Ich selbst werde in den nächsten Monaten innerhalb des europäischen AMARSi-Projekts meinen Dienst tun. AMARSI ist ein tolles Projekt, das Robotern, unter Anderem dem iCub, durch maschinelles Lernen komplexe motorische Fähigkeiten aneignen soll, die denen eines Kindes gleichen. Ein ambitioniertes und spannendes Projekt.

Bereits in den ersten drei Tagen am CoR-Lab habe ich spannende Unterhaltungen geführt und beeindruckende Dinge gesehen. Das tollste bislang für mich war die beeindruckende Roboter-Flotte, die das CoR-Lab hat. Bereits in den ersten drei Tagen habe ich dem iCub die Hände geschüttelt, den ASIMO (meinen persönlichen Roboter-Favoriten) live erlebt und anfassen können, sowie mit dem KUKA Leichtbauarm arbeiten können. Drei der tollsten, aktuell verfügbaren Roboter.

CoR-Lab, so kann es gerne weitergehen …

Ich freue mich auf die nächsten Monate und Jahre; auf spannende und sicher fordernde Aufgaben, über die ich nach Möglichkeit hier gerne schreiben werde.

[Linkdump] Roboterköche, Kuschelroboter und die Wirtschaftslage

Da gerade nicht viel Zeit für anderes bleibt, zumindest mal wieder ein paar Links der letzten Tage. Da hat sich viel gesammelt, hier die Highlights:
Roboterköche, Kuschelroboter, Roboter auf Cocktailparties, die Wirtschaftslage in der Industrierobotik und mehr …

RoboterköcheDreiseitiger Artikel der New York Times zu kochenden Robotern. Einige davon waren schon Thema in diesem Blog, aber die Zusammenfassung ist unterhaltsam und lesenswert. Und allein der Titel ist großartig:Just Like Mombot Used to Make (englisch)(New York Times, Ian Daly und Yasue Aoi, 23. Februar 2010)KuschelroboterGut vierminütiger Videobeitrag im ZDF bei Bauerfeind zu einer Abschlussarbeit, die die Vision eines Roboters zeigt, der mit Menschen kuscheln soll und Ihnen „emotionale Wärme“ geben soll.Kuschelroboter (Video)(ZDF, Bauerfeind, 14. Februar 2010)Selektive WahrnehmungIm Rahmen eines europäischen Forschungsprojektes unter Beteiligung von Deutschland, Frankreich, Schweiz und Tschechien will man Robotern „die Fähigkeit zur selektiven Wahrnehmung“ beibringen, die es Menschen zum Beispiel ermöglicht, sich in Menschenmengen (zum Beispiel auf einer Cocktailparty) auf eine Person oder ein Gespräch zu konzentrieren.Roboter lernen den Cocktailparty-Effekt(Golem, Werner Pluta, 16. Februar 2010)WirtschaftslageDie International Federation of Robotics hat ihre Prognose für die Robotikindustrie des Jahres 2010 veröffentlicht und blickt demnach positiv auf das Jahr. „Die wichtigsten Impulse für die langsame Erholung kamen von den Wachstumsmärkten in Asien, besonders von China.“IFR – Robotikindustrie blickt zuversichtlich in das Jahr 2010(Open Automation, 18. Februar 2010)DrohnenTelepolis über den Einsatz von Drohnen durch die deutsche Bundespolizei. „Die Drohnen bieten uns völlig neue Perspektiven in der Bild- und Videodokumentation“. Im Artikel geht es sowohl um die (technische) Entwicklung als auch um die notwendigen rechtlichen Änderungen an der Luftverkehrs-Ordnung.Drohnen – Deutsche Polizisten als Luftfahrzeugfernführer(Telepolis, Matthias Monroy, 17. Februar 2010)LeichtbaurobotikAusführlicher Artikel zu den Expert Days der Firma Schunk und dem dort aufgezeigten Weg zur Leichtbaurobotik, sowie der notwendigen Kognition und Bildverarbeitung. „Ein großes Thema ist es, die Abhängigkeit von der Automobilindustrie, bislang der Haupttreiber für die Robotikentwicklung, zu reduzieren.“Roboter müssen weicher und flexibler werden(Heise Online, Hans-Arthur Marsiske und Jürgen Kuri, 26. Februar 2010)

Hinweise zu lesenswerten Artikeln nehme ich jederzeit gerne entgegen an botzeit@ohmpage.org