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Damit der Roboter erkennt, wem was wann gehört

Mensch-Maschine-Interaktion

Damit der Roboter erkennt, wem was wann gehört

Für Maschinen stellen wechselnde Funktionen von Objekten ein ungelöstes Problem dar: Ein Laborroboter weiß beispielsweise nicht, welches Werkzeug gerade welchem Mitarbeiter zuzuordnen ist. Die drei Forschungsbereiche des DFKI-Labors Niedersachsen arbeiten deshalb erstmals gemeinsam an einer Lösung in Form einer dynamischen Verankerung. Getestet wird die neue Software an Roboterarmen und Segelbooten.

Bild: DFKI GmbH / Foto: Annemarie Popp [1]

Bild: DFKI GmbH / Foto: Annemarie Popp

Nimmt ein Büro-Mitarbeiter eine Tasse aus dem Schrank, bleibt sie für den Rest des Arbeitstages in dessen Besitz. Während Kolleginnen und Kollegen dies automatisch registrieren und berücksichtigen, stellt diese funktionale Eigenschaft eine Maschine vor ein komplexes Problem: Für einen Serviceroboter im Labor oder im Haushalt ist es schwierig, viele gleich aussehende Gegenstände entsprechend ihrer aktuellen Funktion auseinander zu halten. Wem gerade was gehört, wofür es verwendet wird und ab wann dies nicht mehr gilt – all diese Informationen kann sich die Maschine nicht von selbst erschließen.

Dynamischer Anker

Sie benötigt hierfür einen sogenannten dynamischen Anker, der das Wissen über jede einzelne Tasse mit einer aktuellen Funktion verbindet: Wer die Tasse gerade benutzt und wann die Benutzung beendet ist. Das Wahrnehmen solcher zum Teil zeitlich begrenzten Objektidentitäten stellt einen Schlüssel für die Mensch-Maschine-Interaktion dar. Aus diesem Grund arbeiten die drei Forschungsbereiche des DFKI-Labors Niedersachsen im Projekt CoPDA (Comprehensive Perception and Dynamic Anchoring) an einer grundlegenden Lösung für die dynamische Verankerung solcher Zugehörigkeiten.

Das Ziel des Projekts ist ein dynamischer Ankeragent (Dynamic Anchoring Agent, DAA). Dieser kann in unterschiedlichen Robotersystemen eingesetzt werden und dient dazu, zwischen den erkannten Gegenständen und dem Vorwissen über ihre Eigenschaften und ihren Einsatzbereich eine vorübergehende Verbindung aufzubauen. Im Rahmen des Projekts soll unter anderem definiert werden, wie sich diese Verbindungen erstellen und wieder lösen lassen. Die Frage lautet dabei, ob der Maschine erklärt werden muss, wem ab wann ein Gegenstand gehört, oder ob sie dies von alleine erkennen kann – beispielsweise durch visuelle Hinweise oder die räumliche Verortung.

Anker als Open-Source-Software

Mithilfe ausreichender Informationen über die Tasse und die mögliche Veränderung ihres Ortes und ihres Aussehens könnte, so die Idee des DFKI-Labors Niedersachsen, der DAA selbst einen Anker setzen und es so beispielsweise einem Roboter ermöglichen, automatisch jedem Mitarbeiter die richtige Tasse zu bringen. Denn die dynamische Verankerung stellt ein Grundproblem dar, das alle zukünftigen Einsatzbereiche von Robotern in Zusammenarbeit mit Menschen betrifft. Aus diesem Grund arbeiten die Wissenschaftler an einer grundlegenden Lösung. Der dynamische Ankeragent soll als Open-Source-Software für Roboter zur Verfügung gestellt werden.

Getestet wird die dynamische Verankerung mit einem Roboterarm, der in einem Labor registriert, welches Werkzeug gerade welchem Mitarbeiter gehört. Die Schwierigkeit stellt dabei das Versetzen der Werkzeuge dar: Der DAA muss die Zugehörigkeit eines Akkuschraubers auch dann erkennen, wenn dieser unbemerkt an einen anderen Ort gelegt wurde. Im zweiten Versuch soll wiederum getestet werden, wie sich der Agent in weniger kontrollierbaren Gegenden verhält: In einem Yachthafen wird mithilfe von Kameras und Sensoren erprobt, wie sich in großflächigen Umgebungen mit permanenten Veränderungen Anker setzen und aufrechthalten lassen. Der Versuch dient dazu, den Agenten auch für Logistikbereiche wie Park- oder Lagerhäuser einsetzbar zu machen.