Serviceroboter

Schlüsselmarkt der Zukunft

Der Markt fordert in der Servicerobotik bezahlbare Lösungen
Sicheres Greifen unterschiedlichster Objekte gilt als Herausforderung für Serviceroboter. Die Universität Bologna hat dafür eine antopomorphe Geifhand entwickelt.
Der Servicerobotik stehen goldene Zeiten bevor. Zahlreiche Unternehmen und Institute weltweit haben das Potenzial des Roboters als Helfer des Menschen erkannt und arbeiten intensiv an alltagstauglichen Lösungen. Dazu zählen große Konzerne ebenso wie innovative Startups sowie klassische Hersteller von Industrierobotern, Elektronik und Automationskomponenten.

Servicerobotik wird weltweit vorangetrieben. Vom Minenräumer über den Melkroboter, die vollautomatische Poolreinigung bis zur Unterhaltungsmaschine und dem Pflegehelfer reicht das Spektrum. Während im asiatischen Raum die Freizeitindustrie eine große Rolle spielt, zeigen in den USA die Rüstungsindustrie, die Landwirtschaft und die Konsumgüterindustrie großes Interesse. In Europa wird vor allem in den Bereichen Lebensführung, Logistik und Laborautomation geforscht.

Die Zeiten, in denen die Servicerobotik sich ausschließlich im Bereich der universitären Forschung abgespielt hat, sind passé. So vermarktet beispielsweise Polysius ein vollautomatisches Laborautomationssystem zur Qualitätssicherung im Zementherstellungsprozess. Audi forscht intensiv an Servicerobotern für die Teilekommissionierung in der Automobilindustrie. Die Harris Corp. nutzt Serviceroboter zur Bombenentschärfung.

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Dabei sind prominente Kenner der Servicerobotik-Szene durchaus selbstkritisch, denn obgleich die Technologien an vielen Stellen bereits ausgereift sind, steckt die Servicerobotik in punkto Markterschließung noch in den Kinderschuhen. Zu häufig, so Professor Dr. Henrik I. Christensen, Inhaber des Robotiklehrstuhls an der Hochschule Georgia Tech in Atlanta, sei bei bisherigen Entwicklungen der Markt ignoriert worden. Lösungen seien zwar technologisch ausgereift, für reelle Anwendungen jedoch schlicht zu teuer. Er plädiert daher für einen Wechsel von der technologiegetriebenen Forschung hin zu markt- und preisorientierten Entwicklungen. Wenn Kostendimensionen eingehalten würden, so Christensen, könnten Serviceroboter ihre Märkte umfassend erschließen. Für Haushaltsroboter seien 200 bis 300 Dollar realistisch, im Gesundheitswesen liege die Kostengrenze bei rund 10.000 Dollar. Ebenso bedeutend seien anwender- beziehungsweise verbraucherorientierte Schnittstellen, über die sich die Roboter auch von Robotik-Laien bedienen ließen. Zudem empfiehlt er, Serviceroboter gezielt für spezielle Anwendungen zu konstruieren.

Aktuelle Anwendungsbeispiele zeigen, dass gerade standardisierte Plattformen und Komponenten ideale Voraussetzungen bieten, um sowohl wirtschaftlich als auch qualitativ ausgereifte Lösungen zu entwickeln. Das gilt für Leichtbauarme oder flexibel einsetzbare Greifer ebenso wie für mobile Plattformen oder Steuerungen. So bietet Schunk einen modularen Baukasten für unterschiedlichste Anwendungen in der Servicerobotik. Von der industrietauglichen Greifhand bis zum modularen Leichtbauarm umfasst der Systembaukasten eine Vielzahl von Komponenten, aus denen sich Manipulatoren konstruieren lassen. MetraLabs aus Ilmenau hingegen hat sich auf mobile Plattformen spezialisiert, die innerhalb von Betrieben frei und kollissionsfrei navigieren können.

Nutzerfreundliche Programmierung

Auch die Steuerungen zeigen Fortschritte: So hat Keba aus Linz eine Steuerung für Leichtbauarme entwickelt, mit der sich die Programmierung von Leichtbauarmen auf einen halben Tag reduziert. „Auch wenn die Steuerung bisher noch nicht von Laien bedient werden kann, sind dennoch bereits rund 30 Prozent des Weges zu diesem Ziel gegangen“, so Dr. Michael Garstenauer von Keba. Aktuell arbeitet das Unternehmen bereits an einer intuitiven Steuerung mit dem Namen „Direct Move“. Sie ähnelt in der Handhabung der Bedienheit für die populäre Spielekonsole Wii.

Künfig sollen verbindliche Industriestandards von der ISO-Norm über die CE-Kennzeichnung bis hin zu nationalen Standards, wie sie derzeit in Südkorea entwickelt werden, den Marktzugang für Serviceroboter erleichtern. Eine erste Grundlage liefert bereits die Sicherheitsnorm DIN ISO EN 10218-1 (Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen) für Roboter, in der Standards für eine Mensch-Roboter-Kooperation im industriellen Umfeld definiert wurde.

Auch der Mensch passt sich an

Dass sich nicht nur Serviceroboter dem Menschen anpassen müssen, sondern auch der Mensch sein Verhalten ändert, wenn Serviceroboter eingesetzt werden, zeigen aktuelle Forschungen aus Großbritannien. Prof. Kerstin Dautenhahn von der Universität Herfordshire untersucht in einem „Robot-House“ wie sich Roboter im häuslichen Umfeld einsetzen lassen. Dabei hat sich gezeigt, dass Menschen keineswegs naiv agieren, sondern sich an den Roboter, dessen Eigenarten und Möglichkeiten anpassen. Von ähnlichen Ergebnissen berichtet Prof. Paolo Dario von der Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa. In Feldversuchen setzt er Serviceroboter bereits in der italienischen Kleinstadt Peccioli ein, wo autonome Roboter zur Müllentsorgung und zur Straßenreinigung genutzt werden. Auch hier ändern die Menschen ihr Verhalten abhängig von den Möglichkeiten, die der Serviceroboter bietet.

Experten gehen davon aus, dass sich mit einem Boom der Servicerobotik auch neue Betätigungsfelder in deren Umfeld entwickeln werden. So sieht Prof. Alois Knoll von der Technischen Universität München in der Servicerobotik ein großes Potenzial für Systemintegratoren. Spezialisiert auf einzelne Anwendungsgebiete, könnten sie künftig die Lücke zwischen Herstellern und Anwendern schließen. Ein weiteres Betätigungsfeld hat Dr. Amos Albert von Robert Bosch identifiziert. Seiner Ansicht nach wird es in Zukunft immer mehr teilautonome Serviceroboter geben. Fehlt ihnen eine eigene Lösungsstrategie, können sie von einem zentralen Support unterstützt werden. Sogenannte „Click-Worker“ ließen sich ähnlich einem Call-Center organisieren. Sie schalten sich bei Bedarf auf den Roboter auf, lösen das Problem und entlassen das Gerät anschließend wieder in seine Autonomie.

Noch weiter geht ein Konzept von Dr. Markus Waibel von der ETH Zürich. Er forscht an einem zentralen Wissensspeicher, in dem unzählige Daten, Modelle, Anwendungen und Programme hinterlegt sind, die Roboter bei Bedarf selbständig abrufen können. Der Gedanke dahinter ist verblüffend einfach: Sämtliche angeschlossenen Roboter, Entwickler und Systemintegratoren nutzen gemeinsam einen Pool mit erfolgreichen Lösungsstrategien und stellen ihrerseits selbstentwickelte Strategien in das System ein.

Christopher Parlitz/bw

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