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Lernende Weltraum-Roboter mit handwerklichem Geschick: DFKI entwickelt Software

13.07.2012
Eine lernfähige Software soll Robotern ermöglichen, menschliche Bewegungen des Oberkörpers, der Arme und Hände nachzuahmen.
So sollen Roboter künftig lernen können, kniffelige Aufgaben auf fremden Planeten mit Feingefühl zu lösen – z. B. um Sonnensegel zur Energieversorgung aufzubauen. Die Lernplattform entwickeln Forscher des Robotics Innovation Center am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Arbeitsgruppe Robotik der Universität Bremen.

Das jetzt gestartete Projekt BesMan („Behaviours for Mobile Manipulation“) wird mit rund 3,8 Mio. Euro vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) über eine Laufzeit von vier Jahren gefördert. Das Team um Prof. Dr. Frank Kirchner erarbeitet Methoden zum ein- und zweiarmigen Hantieren, die Roboter über eine Schnittstelle zum Menschen einstudieren sollen. Gleichzeitig schreiben die Wissenschaftler Planungsalgorithmen, durch die Roboter handeln können, ohne dass der Mensch eingreift.
Diese funktionieren nach dem Prinzip des Baukastens: Eine Reihe von Fähigkeiten wie Greifen, Heben, Schrauben hat der Roboter bei seiner Reise ins All bereits im Gepäck. Er nimmt Veränderungen in seinem Umfeld wahr und kann selbstständig darauf reagieren. Für jede Situation schmiedet er einen neuen Plan. So soll er sich selbst aus schwierigen Lagen befreien oder neue Aufgaben meistern können. Schafft er dies nicht, kommt die Lernplattform zum Einsatz: Auf der Erde macht der Mensch Bewegungen im Labor vor, die dem Roboter aus der Klemme helfen können. Die Daten werden über eine Schnittstelle ins All übertragen und vom Roboter ausführt.

„Die Software soll in Robotern unterschiedlicher Gestalt funktionieren – etwa in mehrbeinigen Kletterrobotern oder menschenähnlichen Systemen“, sagt Projektleiter Dr.-Ing. José de Gea Fernández. Zunächst testen die Wissenschaftler ihre Algorithmen an der humanoiden Roboterdame AILA.

Die lernfähige Software und Algorithmen zur Feinmotorik testen DFKI-Forscher zunächst an Roboterdame AILA. Die Technik soll künftig in Weltraumrobotern eingesetzt werden. Copyright: DFKI GmbH

Beim Lernen gilt der Maßstab Mensch

Um effiziente Bewegungsabläufe der Arme und Hände zu erstellen, nehmen die Wissenschaftler den Menschen als Vorbild: Sogenannte Motion-Tracking-Kameras zeichnen die Bewegung der Person im Labor auf. Dann zerlegt die Lernplattform den Bewegungsablauf automatisch in einzelne Segmente. In einer Simulation wird die Abfolge reproduziert und ins All auf den Roboter übertragen. Dieser führt die Handlung aus. Das System übernimmt die neue Bewegung in sein Verhaltensrepertoire.

Zum Aufbau einer Infrastruktur müssen Roboter – auch unter unvorhersehbaren Bedingungen – motorisch fit sein: Kisten wollen gehoben, Solarpanels aufgebaut, kleine Stecker verbunden werden. „Dafür müssen wir Systeme schaffen, die an die Fähigkeiten des Menschen herankommen“, sagt Prof. Dr. Frank Kirchner, Leiter des DFKI Robotics Innovation Center und der Arbeitsgruppe Robotik an der Universität Bremen. Durch den Einsatz intelligenter Roboter könnten immense Kosten gespart werden, da im Vergleich zur bemannten Raumfahrt deutlich weniger Gewicht ins All befördert werden müsse.

BesMan wird gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Über das DFKI Robotics Innovation Center
Das Robotics Innovation Center zählt zum Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH. Hier und in der Außenstelle an der Universität Osnabrück entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr. Frank Kirchner mobile Robotersysteme, die an Land, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum für komplexe Aufgaben eingesetzt werden. Das erfordert sowohl ein Design nach neuesten Erkenntnissen der Mechatronik als auch eine Programmierung auf Basis komplexer, massiv-paralleler eingebetteter Systemlösungen. Das DFKI mit Sitz in Kaiserslautern, Saarbrücken und Bremen sowie dem Projektbüro in Berlin ist das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz.

Kontakt:
Prof. Dr. Frank Kirchner
Direktor DFKI Robotics Innovation Center
E-Mail: frank.kirchner@dfki.de
Tel.: 0421 178 45 4100

Dr.-Ing. José de Gea Fernández
Projektleiter BesMan
E-Mail: Jose.de_Gea_Fernandez@dfki.de
Tel. 0421 178 45 4112

Pressekontakt:
Unternehmenskommunikation Bremen
E-Mail: uk-hb@dfki.de
Tel.: 0421 178 45 4121

Daniela Menzel | DFKI Bremen
Weitere Informationen:
http://www.dfki.de/robotik

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