Kollaborativer Roboter für Forschungsprojekt der TU Clausthal

In der industriellen Produktion von morgen werden Menschen und intelligente Roboter immer stärker gleichberechtigt und in Teams zusammenarbeiten. So kann die Flexibilität der Menschen mit der Präzision und Kraft von Maschinen kombiniert werden, um beispielsweise komplexe Produkte wie Elektrofahrzeuge für das Recycling zu demontieren. Ziel des HerMes-Projekts ist es, Roboter in die Lage zu versetzen, mit Menschen flexibel, vorausschauend und sicher zusammenzuarbeiten.

„Wie in menschlichen Teams ist eine Herausforderung, das gegenseitige Vertrauen zwischen Mensch und Roboter herzustellen“, erklärt Professor Michael Prilla, Experte für Mensch-Maschine-Interaktion. Der Roboter müsse dazu zum einen in der Lage sein, Aufmerksamkeit und Kontrollfähigkeit des Menschen bei der gemeinsamen Aufgabe zu erfassen; zum anderen müsse das maschinelle Teammitglied zuverlässig, natürlich und vorhersagbar agieren.

Das Forschungsvorhaben ist ein strategisches Projekt des Forschungsfeldes „Offene Cyberphysische Systeme und Simulation“ der TU Clausthal. Besonders ist neben seinem interdisziplinären Charakter die Organisation als Graduiertenschule: „Hier forschen Promovierende aus Informatik, Ingenieurwissenschaften und Operations Research gemeinsam an Modellen und Methoden zur Mensch-Maschine-Kollaboration. Diese werden anhand des gemeinsamen Anwendungsbeispiels entwickelt und evaluiert“, sagt Professor Jörg P. Müller, Sprecher des Forschungsfelds OCSS und des HerMes-Projekts.

Die vier Promovierenden Basel Alhaji, Janine Beecken, Felix Merz und Niels Rohweder durchlaufen ein begleitendes Qualifizierungsprogramm. Betreut werden sie von einem Kollegium aus zehn Professorinnen und Professoren.

Gestartet ist das dreijährige Projekt im Februar 2019 mit dem Ziel, auf der Basis der dort geleisteten gemeinsamen wissenschaftlichen Vorarbeiten ein größeres gefördertes Verbundvorhaben in der Grundlagenforschung an die TU Clausthal zu holen. Untergebracht ist die Gruppe im Simulationswissenschaftlichen Zentrum Clausthal-Göttingen. Auch Cobot CoRA hat dort ihr Lager aufgeschlagen und genießt die Zusammenarbeit mit ihren Teammitgliedern. Der Cobot der neuesten Generation ist über sieben Achsen beweglich und hat einen Wert von rund 20.000 Euro.

Ein aktuelles Anwendungsproblem ist die gemeinsame Demontage geöffneter Antriebsbatterien aus E-Fahrzeugen. Um diese sicherheitskritischen Prozesse flexibel und zugleich gefahrlos zu gestalten, muss die Reaktionsfähigkeit des Cobots auf menschliches Verhalten mit Hilfe von Sensorik, Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz verbessert werden. Für eine solche, vertrauenswürdige Zusammenarbeit erforscht das HerMes-Projektteam Modelle, Software und Hardware, die eine ganzheitliche Beschreibung eines Mensch-Maschine-Teams sowie eine effiziente Ressourcennutzung bei mehreren, dynamisch agierenden Teams ermöglichen sollen.

Es geht darum, Systeme wie Cobot CoRA ein bisschen „menschlicher“ zu machen, sie also zunehmend mit Autonomie und Wahrnehmungsfähigkeit auszustatten und damit einen wichtigen Schritt hin zu echter Teamarbeit zwischen Mensch und Maschine zu machen.