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Informationsdienst Wissenschaft - idw - - Pressemitteilung - Fachhochschule Südwestfalen, 18.07.2002
Der perfekte menschliche Roboter ist noch nicht in Sicht
Student der Fachhochschule Südwestfalen untersucht Entwicklungsstand und -trends von Service- und Humanrobotern in seiner Diplomarbeit
In der Welt des Kinofilms gibt es sie schon: humanoide Roboter, die wie ein Mensch denken und handeln können, die unliebsame Arbeiten verrichten und eigenständig Entscheidungen treffen können.
In der wissenschaftlichen und technischen Welt ist man von der perfekten Realisierung dieser Roboter allerdings noch entfernt, fand Dipl.-Ing. Thomas Müller von der Fachhochschule Südwestfalen jetzt heraus. Im Rahmen seiner Diplomarbeit ging Thomas Müller der Frage nach, ob die Robotertechnik in der Lage ist, ältere Menschen zu unterstützten oder gar zu pflegen. Zu diesem Zweck erstellte er eine Marktanalyse und untersuchte Entwicklungstrends von Service- und Humanrobotern.
Die Bevölkerung in den Industrieländern wird immer älter. Bereits im Jahre 2020 werden mehr als 20 Prozent der Bevölkerung in Deutschland und Japan älter als 65 Jahre sein. Damit einher geht ein hoher Anstieg der Gesundheitskosten, die langfristig nur zu finanzieren sind, wenn industrielle Methoden und Techniken eingesetzt werde, beispielsweise Humanroboter bei der Pflege und Unterstützung älterer Menschen.
Japan, so ein Ergebnis der Diplomarbeit, arbeitet verstärkt an der Entwicklung dieser Roboter. Der Humanroboter Asimo von Honda ist ein eindrucksvolles Beispiel. Auch wenn dieser der Gestalt eines Menschen mehr und mehr ähnelt, so ist seine Intelligenz doch noch sehr gering. Gerade in der Weiterentwicklung der Künstlichen Intelligenz liegt aber ein wesentlicher Schlüssel für den zukünftigen Fortschritt. Einem älteren Menschen das Essen zu reichen, den Pfleger beim Waschen des Menschen zu unterstützen, ist derzeit durch einen Roboter technisch und wirtschaftlich noch nicht möglich. Anders sieht es aus, wenn es darum geht, der Vereinsamung älterer Menschen vorzubeugen. Mit Aibo dem
Roboterhund oder Necoro der Roboterkatze gibt es zwei "Haustiere", denen in gewisser Weise Aufmerksamkeit entgegengebracht werden muss und die als pflegeleichte Gefährten älterer Menschen dienen können.
"Die Computertechnologie ist heute so weit", ist sich Thomas Müller sicher, "dass es in naher Zukunft mit Sicherheit einen Technologiesprung geben wird, der auch der Entwicklung der Humanroboter zugute kommt. Bis dahin ist es wichtig, nicht nur kleine Ziele zu erreichen, sondern das Gesamtziel, den autonomen, selbst denkenden und entscheidenden humanoiden Roboter zu realisieren, nicht aus dem Auge zu verlieren."
Eine Einschätzung, die auch sein Betreuer, Prof. Dr. Heinrich Reents vom Fachbereich Maschinenbau der Fachhochschule Südwestfalen voll unterstreicht.
Zu dieser Mitteilung existieren Bilder im WWW. Siehe  * http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=5079
    Dipl.-Ing. Thomas Müller mit seinen Betreuern (v.l. Dipl.-Ing. Werner
    Schneider, Prof. Dr. Heinrich Reents und Prof. Dr. Eva Schönfelder

Informationsd Wissenschaft - idw   - Pressemitteilung - Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatis IPA, 27.02.2004
Der intelligente Roboter zieht ins smarte Haus
Wenn ein intelligenter Roboterassistent ins intelligente Haus zieht, gewinnt das Haus Hände und Beine und der Roboter neue Fähigkeiten. Für einen Probelauf zog der mobile Roboterassistent Care-O-bot® II aus Stuttgart Ende Februar in das Wohnlabor des "inHaus"-Innovationszentrums für intelligente Haussysteme, Duisburg. Das erste "Probewohnen" verlief vielversprechend. Seine Fähigkeiten stellt Care-O-bot II jedoch nicht nur in Duisburg unter Beweis. Er wird auch vom 18. bis 24. März auf derCeBIT in Hannover zeigen, was er kann.
An manchen Tagen fällt das Gehen etwas schwerer. "Heute ist so ein Tag", denkt sich Else Meier.  Erleichtert lässt sich die Siebzigjährige auf ihr Sofa sinken. Etwas zu Trinken wäre nicht schlecht: "Care-O-bot: Bring
mir bitte Orangensaft!" "Ich überprüfe den Saftvorrat." Der Roboter nimmt Verbindung zur Küche auf. "Orangensaft nicht vorhanden. Bitte wählen Sie ein anderes Getränk" Neben dem durchgestrichenen Symbol für Orangenaft erscheinen auf seinem abnehmbaren Touchscreen die Zeichen für Apfelsaft,
Birnensaft und Wasser. Else Meier drückt auf "Apfelsaft". Der Roboter bestätigt und fährt in die Küche, um das Gewünschte zu holen. Kurze Zeit später kommt er mit einem Glas und dem Saft zurück und stellt beides vor Else Meier auf den Couchtisch. Else Meier ist eine fiktive Person. Den Roboter und das intelligente Haus, das den Inhalt seines Kühlschranks kennt, gibt es tatsächlich. "Care-O-bot®" ist eine Entwicklung des
Fraunhofer IPA, Stuttgart, das intelligente Haus gehört zum Fraunhofer IMS, Duisburg. Eine Kostprobe davon, wie es aussehen kann, wenn ein mobiler Roboterassistent in ein intelligentes Haus "einzieht", gab es am
20. Februar im Zentrum für intelligente Haussysteme "inHaus" in Duisburg. Das Fraunhofer IMS und seine Partner nutzen "inHaus" für die Entwicklung und Erprobung von Technologien und Anwendungen für das
Wohnen, Leben und Arbeiten in einem "Smart Environment" - in einer Umgebung, in der vernetzte, teil- und vollautomatisierte sowie ferngesteuerte Funktionen für Komfort sorgen, Ressourcen wie Brennstoffe und Wasser einsparen und Sicherheitsstandards auf ein neues Niveau heben.
Vernetzt mit dem umgebenden "Smart Garden" beherbergt das "inHaus"-Testgebäude ein für Anwendungs- und Marktforschungstests eingerichtetes "Wohnlabor". Das "Werkstatthaus" nebenan ist mit einer
Smart-House-Werkstatt, zwei Testlaboren, einem Beratungsarbeitsplatz, einem Teleservice-Arbeitsplatz und dem "inHaus"-Büro ausgerüstet. Hier finden Techniktests und Optimierungsarbeiten an der Technik im
Zusammenspiel mit dem "inHaus-Wohnlabor" statt. In das Wohnlabor integriert sind vernetzte Endgeräte wie Licht-, Heizungs- und Temperaturregler, Haushaltsgeräte, Unterhaltungselektronik, Sensoren/Aktoren, Verbrauchsmessgeräte oder Alarmanlagen. "Das intelligente Haus um einen Roboterassistenten mit Arm zu ergänzen ist nur der nächste logische Schritt", stellt Birgit Graf vom Fraunhofer IPA fest. "Der frei bewegliche Roboterassistent erweitert die vorhandene, ortsfeste intelligente IT-Struktur um ein handelndes Element." So muss der Kaffee nicht schon am Vorabend in die Maschine, wenn die allein lebende Else Meier morgens von Kaffee-Duft geweckt werden will. Auch die Pizza für das Abendessen des berufstätigen Ehepaars nebenan kann tagsüber im Gefrierschrank bleiben. Rechtzeitig vor deren Heimkehr bestückt der Roboter den vernetzten Backofen und schaltet ihn ein. Vorher hat er bereits die fertige Wäsche aus der Waschmaschine genommen
und den Geschirrspüler ausgeräumt.
Im Moment sind solche Szenarien noch Zukunftsmusik, doch wenn es nach den Fraunhofer-Forschern geht, muss das nicht so bleiben. Das Innovationszentrum "inHaus" startete 2001 als fünfjähriges Gemeinschafts- projekt des Fraunhofer IMS mit 17 renommierten Unternehmen. Bereits jetzt ist eine Erweiterung der Testanlage geplant. Care-O-bot® II ist eine Weiterentwicklung des 1997 gebauten Care-O-bot®. Dessen
mobile Plattform und das Navigationssystem haben sich unter anderem in drei Robotern bewährt, die seit März 2000 im täglichen Einsatz die Besucher des Museums für Kommunikation in Berlin unterhalten. Die zweite Generation des Care-O-bot® verfügt im Gegensatz zu den Vorgängermodellen zusätzlich über einen Manipulatorarm, einen Sensorkopf und eine aktive Gehhilfe. Der Arm mit sechs Freiheitsgraden und einer Reichweite von etwa einem Meter ist speziell für Haushaltsaufgaben konzipiert. Seine Befehle empfängt Care-O-bot II® über ein abnehmbares Bedienpanel mit Touchscreen und integriertem Mikrofon für Sprachbefehle. Über das einfach und intuitiv bedienbare Panel kann der Benutzer die Aktionen des
Roboters auch dann überwachen, wenn er sich nicht im selben Raum aufhält. Das mobile Assistenzsystem orientiert sich im Raum mit Hilfe einer Umgebungskarte und seiner ausgefeilten Sensorik. Dynamischen
Hindernissen weicht es aus, ohne das eigentliche Ziel aus den Augen zu verlieren.
Bevor sich der Roboter jedoch auf einen Befehl hin auf den Weg macht, plant er zunächst alle auszuführenden Schritte bis ins Detail. So beinhaltet beispielsweise Else Meiers einfacher Befehl "Bring mir Orangensaft" ein ganze Anzahl von Einzelaktionen: Der Roboter muss nicht nur überprüfen, ob überhaupt noch Orangensaft im Haus ist und eventuell eine Alternative anbieten. Er muss auch in Erfahrung bringen, wo sich der Saft befindet, dorthin gelangen, Zimmer- und Schranktüren öffnen, das Getränk erkennen, greifen und transport- sicher verstauen, ein Glas für den Saft nicht vergessen, das Glas orten, dort hin fahren ... und schließlich Saft und Glas unbeschadet an der gewünschten Stelle absetzen. Bevor Care-O-bot® II einen Befehl ausführt, bestätigt er ihn akustisch. Während der Ausführung nimmt er seine Umwelt mit seiner Onboard-Sensorik wahr und passt alle Handlungen kontinuierlich an die aktuellen Gegebenheiten an. Die zielgerichtete und zuverlässige Manipulation von Objekten ermöglicht ein neuartiges Sensorsystem, bestehend aus einer Kamera und einem neigbaren Laserscanner. Die Kamera und das zugehörige Bildverarbeitungssystem identifizieren die Objekte, der Laserscanner vermisst sie zusammen mit der Umgebung. Aus diesen
Daten generiert ein Bahnplanungsalgorithmus den optimalen Greifpfad für den Roboterarm.
Neben Hol- und Bringdiensten und dem Aufheben oder Anreichen von Gegenständen kann Care-O-bot® II auch weitere Aufgaben ausführen: Die Haustechnik steuern, vergessenen Herdplatten ausschalten, Besucher
hereinlassen, als Kommunikationsschnittstelle zu Familie und Freunden, aber auch zu medizinischen und öffentlichen Einrichtungen dienen, die Vitalfunktionen überwachen und im Falle eines Falles einen Notruf
absetzen oder einfach nur an die Einnahme von Medikamenten oder den Geburtstag der Tochter erinnern. Ist nicht nur eine Gedächtnisstütze gewünscht, bietet sich der Roboter als Gehhilfe an. Er ist in diesem
Modus ebenso einfach handzuhaben wie nichtmotorisierte Gehhilfen, bewegt sich im Gegensatz zu diesen jedoch selbstständig, passt sich dabei der Geschwindigkeit seines Benutzers an, führt ihn zum gewünschten Ziel und weicht dabei Hindernissen aus. Eine smarte Umgebung macht einige dieser Funktionen überhaupt erst möglich und vereinfacht viele. So verraten beispielsweise Smart-Labels nicht nur, was im Haus ist, sondern auch wo es sich befindet. Der Roboter erhält diese Informationen über Funk. Ähnlich kommuniziert er mit intelligenten Mikrowellengeräten, Gefrierschränken, Waschmaschinen, Licht und Heizung oder der
Überwachungs- und Schließanlage der Haustür.
Realisiert sind jedoch erst die Navigation, die Handlungs- und Bahnplanung, das Ausführen von Hol- und Bringdiensten, eine einfache Mensch-Maschine-Schnittstelle und die Gehhilfefunktion. Die Integration
des Roboters in ein smartes Hausnetz befindet sich noch im Planungsstadium. Die ersten Tests im "inHaus" stimmen jedoch zuversichtlich. "Care-O-bot hat gezeigt, dass er sich schon jetzt sicher in häuslichen Umgebungen bewegen und seinen Benutzer bei einfachen Assistenzaufgaben unterstützen kann", stellt Birgit Graf fest. Werden Haus und Roboter vernetzt, lassen sich Roboterfunktionen in die smarte Umgebung auslagern. "Auf diese Art können wir eine kompaktere und günstigere Roboterplattform entwickeln", so Graf. Diese soll dann in Pilotwohnungen im Dauerbetrieb getestet werden.
Weitere Informationen im Internet unter:
www.care-o-bot.de  und www.inhaus-duisburg.de
Care-O-bot® II auf der CeBIT in Hannover: Halle 11, Stand F36
Zu dieser Mitteilung existieren Bilder im WWW. Siehe  * http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=9447
Care-O-bot II holt Saft aus dem Kühlschrank * http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=9448
Als motorisierte Gehhilfe führt Care-O-bot® II seinen Benutzer sicher zum Ziel © Fraunhofer IPA
Weitere Informationen finden Sie unter:
http://www.care-o-bot.de
http://www.inhaus-duisburg.de

Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung - Fraunhofer-Gesellschaft, Dr. Johannes Ehrlenspiel, 17.12.2004
Roboter mit Köpfchen
Roboter haben ein schlechtes Image: Sie gelten als eher beschränkt und unkreativ. Doch künftig sollen sie intelligent und flexibel werden. Im EU-Projekt MACS bringt ein internationales Forscherteam ihnen funktionsorientiertes Denken bei. Die Roboter von morgen sollen wie Menschen lernen und Probleme lösen können.
Wann ist eine Maschine intelligent? Wenn sie genau das tut, wofür sie gebaut wurde - beispielsweise Putzen oder Rasen mähen? Oder beginnt Intelligenz erst jenseits der vorprogrammierten Handlanger- Tätigkeiten? "Ein wichtiges Kriterium ist Flexibilität", sagt Dr. 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. Sie denken immer funktional, also am Ergebnis orientiert", erklärt Rome. "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.
"Um Maschinen funktionales Denken beizubringen, muss man ihnen die Gelegenheit geben, die Dinge zu begreifen wie kleine Kinder", ergänzt der Informatiker Rome. "Sie müssen ausprobieren und lernen können, was man mit einem Gegenstand alles machen kann." Der amerikanische Wahrnehmungspsychologe James Gibson hat dafür den Begriff "Affordanz" eingeführt: Er ist abgeleitet vom englischen Wort "afford" - zu
deutsch "anbieten" oder "gewähren". Eine Affordanz ist eine Handlungsmöglichkeit, die die Umwelt einem Menschen bietet, und die er erkennen und nutzen kann. "Im EU-Projekt MACS bauen wir auf Gibsons
Theorie auf, um neue Ansätze für intelligente und lernfähige Roboter zu entwickeln", so Rome. Der Fraunhofer-Forscher und sein Team arbeiten dabei eng mit Wissenschaftlern der schwedischen Linköpings
Universitet, der Forschungsgesellschaft Joanneum Research und der Studiengesellschaft für Kybernetik in Österreich sowie der türkischen Middle East Technical University zusammen. Die EU unterstützt das
Projekt mit 1,9 Millionen Euro.
Drei Jahre haben die Forscher Zeit, um KURT 3D, einem flexibel einsetzbaren Roboter vom Fraunhofer- Institut in St. Augustin, 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 voraussichtlich 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. Nach einiger Zeit soll KURT 3D 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. "Im EU-Projekt werden wir noch an den Grundlagen arbeiten", erklärt Rome. "Unser Ziel ist es dabei, zu zeigen, dass funktionale Roboter wie Menschen lernen und Probleme lösen können."
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."

Auszug aus c´t Heft 02/2006
Aufrecht in die Zukunft
Stand und Trends der Robotik in Wissenschft und Anwendung
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