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Die Forschung an intelligenten Robotern#

Von


Gerald Steinbauer


Institut für Softwaretechnologie


Gerald Steinbauer
Gerald Steinbauer


Gerald Steinbauer ist am Institut für Softwaretechnologie der TU Graz beschäftigt und RoboCup-Koordinator für Österreich. Forschungsschwerpunkte: RoboCup, Robuste Intelligente Steuerung, Autonome Mobile Roboter, Cognitive Robotics.


© Forschungsjournal 2009/01


Forschung an intelligenten Robotern hat einen entscheidenden Vor- und Nachteil. Sie ist bis zu einem gewissen Grad äußerst sexy. Fast jeder kennt den vierbeinigen Roboter Aibo oder die Roboter Spirit und Opportunity, die seit Jahren auf dem Mars nach Spuren von Leben suchen. Oder kennen Sie ohne Suche mit Google das Forschungsgebiet der letzten Nobelpreisträger in Chemie?


Dass sich Forschung im Bereich Robotik einer breiten Öffentlichkeit leicht "verkaufen" lässt, ist für die Forscher sicherlich ein Vorteil. Andererseits verleitet diese Leichtigkeit auch zur Oberflächlichkeit und verhindert manchmal ernsthafte und langfristige Grundlagenforschung, die manchmal eben nicht so sexy ist. Zusätzlich stimulieren solche oberfl ächlichen Präsentationen auch Erwartungen an die Forschung, die momentan nicht und später nur mit solider Grundlagenforschung erfüllt werden können. Dazu ein ernstes Beispiel aus der unmittelbaren Vergangenheit. Wir alle haben die Schreckensmeldungen des Einsturzes des Stadtarchivs in Köln gelesen. Es wurden – neben dem entstandenen erheblichen Sachschaden - unersetzbare Dokumente zerstört und der Vorfall kostete zwei Menschen das Leben. Was in den Medien nur am Rande Erwähnung fand, war, dass zwei renommierte Spezialisten für Such- und Rettungsroboter, Prof. Robin Murphy aus den USA und Prof. Satoshi Tadokoro aus Japan, mit ihren Robotern eingeflogen wurden, um bei der Suche und dem Sondieren der Lage behilflich zu sein.

Robotik
Robotik
© Forschungsjournal 2009/01 / TU Graz/Bergmann

Der Vorteil des Einsatzes von solchen Robotern liegt klar auf der Hand. Zum einen müssen sich die Bergungsmannschaften zum Suchen nicht in die Gefahr einer instabilen Ruine begeben und zum anderen kann ein Roboter mit seiner Kamera in kleinste Hohlräume schauen, in die ein Retter oder auch ein Suchhund eventuell nicht mehr vordringen kann. Die Geschichte in Köln endete allerdings so, dass die Roboter schlussendlich nicht zum Einsatz kamen. Die Ruine des Stadtarchivs war zu schwierig, um sie mit Robotern zu befahren, und der Ziegelstaub war durch Druck und Nässe so verdichtet, dass selbst für eine Roboterschlange der Zugang zu Hohlräumen unmöglich war. Hier erscheint es vorerst für Rettungskräfte unsinnig sich mit solch neuen (noch nicht praxistauglichen) Technologien zu beschäftigen, da die Erwartungen vorerst enttäuscht werden. Initiativen wie RoboCup Rescue arbeiten jedoch daran, allgemein anerkannte Testmethoden für Such- und Rettungsroboter zu entwickeln und stimulieren den Austausch von Ideen und Anforderungen zwischen den Rettungskräften und den Forschern. Dies ermöglicht eine solide langfristige Entwicklung. Zumindest können heute Einsatzkräfte mit ferngesteuerten Robotern schon verdächtige Pakete öffnen, ohne sich in die Gefahr von Giften oder Sprengstoff zu begeben.

Ein aktueller Trend in der Forschung an intelligenten Robotern ist die Arbeit an Humanoiden Robotern. Falsche Erwartungen werden hier von der menschenähnlichen Form zweibeiniger Roboter geweckt. Das vertraute Äußere und die bekannten Bewegungsmuster verleiten oft dazu, sensorische und kognitive Fähigkeiten von Menschen auf die Maschine zu projizieren. Dies führt zu überzogenen Erwartungen, die die Forschung momentan klarerweise noch nicht erfüllen kann. Andererseits würde aber auch niemand nur auf Grund eines sympathischen Äußeren von einem CD-Player erwarten, dass er Klavier spielen kann. Ein CD-Player bleibt was er ist. Nichtsdestotrotz ist die Beschäftigung mit dieser (neuen) Form von Robotern überaus sinnvoll und zukunftsweisend. Zum einen ermöglichen diese Roboter neue Formen der Mensch-Maschine Kommunikation und zum anderen bieten sie neue Möglichkeiten der Bewegung und der Interaktion mit Objekten, die Roboter in Zukunft zu wesentlich komplexeren Aufgaben befähigt.

Robotik

Robotik
Schrauben, löten, programmieren:
Vorarbeiten für den Wettkampf im RoboCup-Labor der TU Graz.
© Forschungsjournal 2009/01


Für die Robotikforscher ist es auch deshalb schwierig, die eigenen oder die Erwartungen anderer zu erfüllen, da ihre Arbeit stets mit dem High-End Produkt der Evolution verglichen wird – dem Menschen. Vieles, das wir im täglichen Leben leisten, ohne dass es uns eigentlich bewusst wird, ist für eine Maschine wie einen Roboter momentan fast unmöglich zu leisten. Selbst primitive Tiere sind den aktuellen Robotersystemen noch bei weitem überlegen. Und hier liegen meiner Meinung nach auch einerseits die größten Stolpersteine der Robotik, anderseits auch die größten Potentiale für seriöse Grundlagenforschung. Wahrnehmung und Kognition gelingt uns scheinbar mühelos.

Für uns ist es ein Leichtes, uns in einen vollkommen unbekannten Raum zu begeben und mit einem Blick die Objekte im Raum, deren Funktion und Zusammenhänge zu erkennen. Dass ein Objekt ein Tisch ist, dass ein anderes Objekt ein Glas ist und dass, wenn ich das zweite auf das erste stelle, dieses nicht zu Boden fällt, ist uns im Bruchteil einer Sekunde vollkommen klar. Für einen Roboter, der seine Umgebung durch Sensoren wie Kameras wahrnimmt, ist es momentan fast unmöglich eine Szene vollkommen zu verstehen, noch allgemeine Schlüsse daraus zu ziehen. Für uns ist es eine Welt voller Objekte mit bestimmten Eigenschaften und Relationen.

Für einen Roboter ist es eine Welt mit Zahlenreihen, Farbflecken oder geometrischen Figuren. Ich bin überzeugt, dass wir die technischen Probleme der Roboter, wie Leistungsfähigkeit von Batterien und Rechnern und stabiles Gehen, in den nächsten Jahren relativ leicht lösen können. An den sensorischen und kognitiven Fähigkeiten, die es uns erlauben wirklich zuverlässige und intelligente Roboter zu bauen (die uns vielleicht in fernerer Zukunft den Geschirrspüler einräumen), werden wir noch länger kauen und so manche Erwartung – vorerst noch – enttäuschen müssen.

Robotik

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Der vierbeinige Roboter Aibo beim Robocup.
Mit dem Aibo leistete Sony Pionierarbeit für die Einführung von Robotern in Haushalten
© Forschungsjournal 2009/01

'Nao', das Maskottchen des RoboCup 2009
Abb. 5: "Nao", das Maskottchen des RoboCup 2009, in Aktion
© Forschungsjournal 2009/01 / Aldebaran




Die Technische Universität Graz ist in der Forschung an intelligenten Robotern durch ihr Engagement im RoboCup sehr gut aufgestellt.

Sie nutzt die Plattform RoboCup geschickt für seriöse Grundlagenforschung wie auch für hochklassige Lehre.


Gekrönt wird dieses Engagement heuer durch die Ausrichtung des RoboCup 2009 in Graz, der die steirische Landeshauptstadt im Juli für eine Woche zum internationalen Nabel der Robotikforschung macht. Auch hier wird der eine oder andere Roboter so manche Erwartung enttäuschen, aber schlussendlich über eine langfristige Vision die Forschung stimulieren.