Smart Robot lernt, Bestellungen noch schneller zu bearbeiten

Heute bestellen, morgen geliefert. Wir gewöhnen uns daran, wie Pakete so schnell zu uns nach Hause geliefert werden. Eine logistische Herausforderung, die aufgrund der wachsenden Nachfrage immer komplexer wird.

Wie werden Roboter die Welt verändern? Eine häufig gestellte und noch unbeantwortete Frage. Wir haben ja keine Kristallkugel. Was wir wissen ist, dass Digitalisierung und Automatisierung die Welt in den letzten Jahrzehnten enorm verändert haben. An der Technischen Universität Eindhoven (TU / e) in den Niederlanden wird täglich das Potenzial intelligenter Maschinen in Industrie und Alltag erforscht. Wissenschaftler tauchen in Technologie ein und Studententeams arbeiten an konkreten Lösungen für soziale Probleme. Diese Serie informiert Sie über die neuesten Roboter, ihren Hintergrund und ihre Zukunft. In der zweiten Folge geht es heute um wirkungsbewusste Manipulationsroboter. 

Heute bestellen, morgen geliefert. Wir gewöhnen uns daran, wie Pakete so schnell zu uns nach Hause geliefert werden. Es ist jedoch eine logistische Herausforderung, die aufgrund der wachsenden Nachfrage immer komplexer wird. Ein Kommissionierroboter ist eine Lösung. Es gibt bereits Roboterarme, die Dinge bewegen können. Aber diese sind immer noch begrenzt in dem, was sie tun können. Sie führen eine Bewegung oder eine Reihe von Bewegungen immer wieder auf die gleiche Weise aus. Um mehr Zeit zu sparen, müssen die aktuellen Roboterarme erheblich verbessert werden. „Roboter müssen über mehr menschliche Fähigkeiten wie Urteilsvermögen und Wahrnehmung verfügen“, sagt Alessandro Saccon , Assistenzprofessor an der Fakultät für Maschinenbau der TU / e. Werfen „Wir Menschen machen oft mehrere Dinge gleichzeitig. Wenn wir es zum Beispiel eilig haben, werfen wir im Vorbeigehen eine Kiste auf den Tisch. Wir schätzen, wie groß und schwer es ist, und basierend darauf wissen wir, wie schwer wir es werfen müssen, damit es mehr oder weniger auf dem Tisch landet “, erklärt Saccon. Der Forscher möchte diese Fähigkeit auch Robotern beibringen. „Zum Beispiel kann ein Roboter Objekte auf ein Förderband werfen, anstatt sie sehr vorsichtig abzulegen. Es kann auch selbst entscheiden, welche Objekte und wie sie behandelt werden sollen. Das spart fünf bis zehn Prozent Zeit bei der Auftragsabwicklung “, sagt Saccon. In der Robotik wird das Heben, Bewegen, Schieben oder Schieben von Objekten auch als Manipulation bezeichnet. 

Vanderlande’s Innovation Lab auf dem TU / e-Campus Zum Beispiel kann ein Roboter, der sich seiner Umgebung und der Materialien, mit denen er arbeitet, besser bewusst ist, auch Pakete effizienter verpacken. „Die Leute können hier und da ein bisschen drängen, um sicherzustellen, dass etwas in eine bestimmte Box passt. Roboter können so etwas momentan nicht “, erklärt Saccon. Sensoren und Infrarot Um Robotern neue Fähigkeiten beizubringen, müssen die Forscher zunächst sorgfältig überwachen, was tatsächlich passiert. Sie verwenden dazu ein Bewegungsregistrierungssystem. Eine genaue Infrarotkamera . „Wir platzieren dann reflektierende Punkte auf Objekten und auf dem Roboter. Auf diese Weise können wir genau sehen, wie sich alles bewegt und wie der Roboter damit umgeht “, erklärt er weiter. „Wir machen Modelle der gesammelten Daten. Anhand dieser Modelle kann der Roboter lernen, mit bestimmten Objekten umzugehen. Dadurch kann es immer effizienter arbeiten. “ Der Roboter verwendet auch verschiedene Sensoren, um beispielsweise zu messen, wie schwer ein Paket ist. Saccon will mit Hilfe der Modelle die Roboter im Auge behalten. „Wenn der Roboter etwas anderes tut als erwartet, möchten Sie das natürlich schnell korrigieren. Vor allem, wenn es negative Folgen haben könnte. “ Über diese Modelle und Erfahrungen kann der Roboter auch lernen, sich selbst zu korrigieren. „Als Mensch macht man manchmal eine falsche Schätzung. Stellen Sie sich vor, Sie rennen und plötzlich ist Eis auf der Straße. Dann spüren Sie, wie Ihr Fuß weggleitet und Sie Ihre Haltung anpassen. Sie passen Ihre Erwartungen an die Umgebung an und passen Ihre Haltung entsprechend an “, fährt der Forscher fort. “Das wollen wir dem Roboter beibringen.” Saccon nennt diese stoßbewusste Manipulation . Der Roboter muss lernen zu verstehen und vorherzusagen, was passiert, wenn er mit einer dynamischen Umgebung in Kontakt kommt. Drei Szenarien Die neuen Technologien verleihen den heutigen Roboterarmen eine weitere Dimension. Anfang dieses Jahres wurde ein europäisches Forschungsprojekt, I.AM , gestartet, um dieses weiterzuentwickeln. Mehrere Universitäten und Unternehmen aus Deutschland, der Schweiz, Schweden und Frankreich arbeiten gemeinsam an diesem Projekt. „Alle Parteien haben unterschiedliche Fachgebiete, um zu diesem neuen Roboter beizutragen“, bemerkt Saccon. Zusammen mit Vanderlande und den anderen Projektpartnern haben die Forscher drei Szenarien zur Validierung ihrer Technologie festgelegt. „Zunächst möchten wir zeigen, dass ein Roboter Objekte auf ein Förderband werfen kann. Das spart Zeit bei der Verarbeitung “, sagt er zunächst. „Dann wollen wir sehen, ob der Roboter Kisten mit Gegenständen füllen kann. Vanderlande und Smart Robotics , beide Partner des europäischen Projekts, arbeiten an der Entwicklung von Software für diesen Zweck. Das Zusammenstellen von Aufträgen ist eine der Anwendungen in der Logistik, bei denen dieser Roboter von Nutzen sein könnte “, fährt er fort. Im dritten Szenario arbeiten die Forscher an einer anderen Anwendung. „In diesem Fall möchten wir sehen, wie wir Kartons schnell von einer Palette entfernen können. Dazu werden jetzt große Maschinen eingesetzt, und die Menschen spielen in diesem Prozess immer noch eine wichtige Rolle. Es wäre einfacher, wenn zwei kleinere Roboter dies tun könnten. “

Weitere Anwendungen finden Die europäischen Forscher wollen die Ergebnisse des Projekts nutzen, um eine Roadmap für die Einführung der Technologie in die Industrie zu erstellen. „Teile der Software für die neuen Roboter können bereits innerhalb weniger Jahre in bestehende Systeme integriert werden“, erklärt Saccon. “Dadurch können wir das noch weiter ausbauen.” Ihm zufolge ist diese Technologie noch ein neues Forschungsfeld. „Es wird bereits viel über die Bewegung von Robotern geforscht, wenn sie ein Objekt sanft greifen, ohne es zu treffen, die sogenannte statische Manipulation. Über dynamische Manipulationen ist nicht viel bekannt, wenn Roboter absichtlich auf Objekte einschlagen. Ich gehe davon aus, dass dies in den kommenden Jahren rasch zunehmen wird “, sagt er. “Wir werden immer mehr Anwendungsbereiche entdecken.” Arbeitsplätze? Werden Roboter Jobs in einer Reihe von Sektoren stehlen? Dies sollte laut Saccon nicht schlecht sein. „Wir sehen, dass eine große Nachfrage nach logistischen Mitarbeitern wie Auftragsabwicklern besteht. Aber es gibt nicht viele Leute, die bereit sind, diese Arbeit zu tun. Dies erhöht nur den Druck auf bestehende Mitarbeiter. Ein Roboter wäre dann eine Lösung “, fügt er hinzu. Der Roboter kann auch die Arbeitsbelastung der Menschen erleichtern. „Am Flughafen zum Beispiel müssen die Leute viel schwere und sich wiederholende Arbeit am Gepäckband leisten. Ein Roboter könnte dann helfen. Folglich könnten die Menschen andere, vielfältigere Arbeiten ausführen. “ Saccon hofft, dass diese Technologie einen Unterschied für Industrie und Gesellschaft bewirken wird. „Es ist großartig, eine Technologie der Universität in die Praxis umzusetzen. Wir können den Menschen dabei helfen und auch den wirtschaftlichen Fortschritt sicherstellen. “