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13.01.2005

07:53 Uhr

EU-Projekt entwickelt eine neue Generation von Steuerungstechnik für Automaten

Forscher bringen Robotern das Lösen von Problemen bei

Roboter gelten als eher beschränkt und wenig kreativ. Wenn Probleme auftauchen, müssen sie passen. Das wollen europäische Forscher ändern und den Automaten funktionsorientiertes Denken beibringen.

hsn DÜSSELDORF. In Produktionsprozessen übernehmen Roboter stupide Montage- und Schweißarbeiten, transportieren Material oder wechseln Werkzeuge. Wenn Probleme auftauchen, müssen sie passen. Das wollen europäische Forscher ändern und den Automaten funktionsorientiertes Denken beibringen. Die Roboter von morgen sollen wie Menschen lernen und Probleme lösen können.

Wann ist eine Maschine intelligent? „Ein wichtiges Kriterium ist Flexibilität“, sagt Erich Rome, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Autonome Intelligente Systeme (AIS) und Leiter des EU-Projekts „Multisensory Autonomous Cognitive Systems Interacting with Dynamic Environments for Perceiving and Using Affordances“ – kurz Macs. Für einen Menschen ist es selbstverständlich, flexibel auf äußere Umstände zu reagieren. Er denkt immer funktional, am Ergebnis orientiert. Roboter hingegen arbeiten bisher objektorientiert. Wenn eine Maschine darauf programmiert ist, einen Stuhl zu bringen, dann sucht sie ausschließlich nach einer Sitzgelegenheit mit vier Füßen und einer Lehne. „Auf die Idee, dass auch ein leerer Getränkekasten den Anforderungen genügen könnte, kommt sie nicht“, sagt Rome.

Um Maschinen funktionales Denken beizubringen, muss man ihnen die Gelegenheit geben, die Dinge zu begreifen wie kleine Kinder. Die künftigen Automaten sollen ausprobieren und lernen können, was man mit einem Gegenstand alles machen kann. Der amerikanische Wahrnehmungspsychologe James Gibson hat dafür den Begriff Affordanz geprägt. Er beschreibt Handlungsmöglichkeiten, die die Umwelt einem Menschen bietet, und die er erkennen und nutzen kann.

Das EU-Projekt „Macs“ baut auf Gibsons Theorie auf, um neue Ansätze für intelligente und lernfähige Roboter zu entwickeln. Dabei arbeiten die Fraunhofer-Forscher zusammen mit Wissenschaftlern der schwedischen Linköpings Universitet, der Forschungsgesellschaft Joanneum Research und der Studiengesellschaft für Kybernetik in Österreich sowie der türkischen Middle East Technical University. Die EU unterstützt die Grundlagenforschung mit 1,9 Mill. Euro.

Drei Jahre haben die Forscher Zeit, um „Kurt 3D“ – einem Roboter, der von dem Fraunhofer-Institut in St. Augustin entwickelt wurde – das funktionale Denken beizubringen. Derzeit wird ein Übungsraum konzipiert, eine Art Spielzimmer, in dem „Kurt 3D“ mit seinem magnetischen Greifarm nach Herzenslust experimentieren kann. Er wird ein ganzes Sortiment von Metallbausteinen bekommen, die sich anheben, stapeln oder verschieben lassen. Beispielsweise große und kleine Dosen, Rampen und Schwellen. „Wenn der Roboter mit diesen Objekten spielt, lernt seine Steuerungssoftware ständig dazu“, sagt Rome.

Nach einiger Zeit soll der Roboter dann seinen Aktionsradius selbstständig vergrößern. Dazu muss er allerdings erst einmal einiges über seine Umwelt herausfinden, beispielsweise dass sich eine Tür nur öffnet, wenn man mehrere schwere Gegenstände auf einen Schalter stellt oder dass sich Schwellen mit Hilfe von Rampen überwinden lassen.

„In dem EU-Projekt werden wir noch an den Grundlagen arbeiten“, erklärt Rome. Spätere Folgeprojekte sollen dann konkreter werden. Dann soll das Erreichte zusammen mit Firmen für erste Anwendungen weiterentwickelt werden.

Langfristig werden die neuen, flexiblen Denkstrukturen nach Ansicht des Projektleiters die Roboterwelt verändern: Die Grundlagenforschung von heute wird in die Entwicklung der nächsten und übernächsten Roboter-Generation mit einfließen. Bisher sind Objekt- und Funktionsorientierung separate Ansätze. Tatsächlich könnten sich die beiden Ansätze jedoch ergänzen. „Je nach Situation kann es für einen Roboter sinnvoll sein, nach Handlungsalternativen zu suchen oder stur nach Plan vorzugehen“, sagt der Fraunhofer-Forscher.

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