Roboter-TÜV TUM entwickelt erstes Gütesiegel für Feinfühligkeit von Robotern

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Roboter und Menschen sind längst nicht mehr durch Zäune getrennt. Forschende der TU München haben nun ein Verfahren entwickelt, das die Interaktionsfähigkeit von Robotern misst und die Grundlage für ein unabhängiges Gütesiegel schaffen soll.

Ein Roboterarm soll präzise greifen, aber auch sanft stoppen, wenn ein Mensch im Weg steht. Für industrielle Anwendungen ist das längst Alltag, aber bisher fehlte ein objektiver Maßstab, um die tatsächliche „Fitness“ eines Roboters für solche Aufgaben zu bewerten. Genau hier setzt das Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI) der TUM an.

Feingefühl lässt sich messen

Im AI Robot Safety & Performance Center haben Forschende über Jahre eine Testmethodik entwickelt, die genau diese Feinfühligkeit sichtbar macht. Getestet wurden zunächst einarmige Roboter gängiger Hersteller. Viele Modelle sehen zwar äußerlich ähnlich aus, unterscheiden sich aber stark in Motorik, Sensorik und Steuerung.

„Zu wissen, welche Leistungsfähigkeit ein Robotersystem besitzt, ist eine enorme Unterstützung für die Industrie, die robotische Systeme möglichst zielgerichtet einsetzen will“, sagt Prof. Achim Lilienthal, stellvertretender MIRMI-Direktor. Laborleiterin Robin Kirschner ergänzt: „Dafür schauen wir uns die Grundfähigkeiten eines Roboters an, die in Prozessen benötigt werden, etwa, wie gut er einem vorgegebenen Weg folgt, eine Position einnimmt, wie sanft er Kontakt mit Oberflächen herstellen kann und auch wie sicher er im Umgang mit Kollisionen zwischen Roboter und Mensch ist.“

„Tree of Robots“ zeigt die Evolution der Maschinen

Um die Vielfalt der Systeme besser einordnen zu können, haben die Forschenden den sogenannten „Tree of Robots“ entwickelt – ein Verwandtschaftsbaum nach dem Vorbild von Darwins „Baum des Lebens“. Die Metapher: Statt biologischer Arten haben sich Roboterarten an unterschiedliche Einsatzumgebungen angepasst, von der OP bis zur Lagerhalle.

Kategorisiert wird in vier Gruppen: „Industrial Robots“, „Cobots“, „Softrobots“ und „Tactile Robots“. Die Unterschiede beruhen auf einer Vielzahl von Messwerten. Besonders im Fokus steht die sogenannte Taktilität – also die Fähigkeit, gefühlvoll mit physischen Kontakten umzugehen. Allein dafür fließen 25 einzelne Metriken in die Analyse ein. Sie erfassen unter anderem, ob ein Roboter zu viel Kraft auf eine Oberfläche ausübt oder wie sicher er bei unbeabsichtigten Kollisionen reagiert.

Die Ergebnisse werden als Spinnendiagramm visualisiert für einen schnellen Überblick, der auch Laien zeigt, wo die Stärken und Schwächen eines Modells liegen. „Wir kombinieren schon bestehende Bewegungsmetriken mit unseren neuen taktilen Metriken und geben so erstmals einen Überblick über die Gesamtheit der Grundfähigkeiten für physische Interaktion eines robotischen Systems“, erklärt Kirschner.

Weichenstellung für einen möglichen neuen Industriestandard

Die Forscherinnen und Forscher sehen großes Potenzial in ihrem Ansatz. „Die TUM MIRMI-Testmethodik hat das Potenzial, sich als industrieller Prüfstandard zu etablieren“, sagt Lilienthal. Der wissenschaftliche Direktor des Instituts, Lorenzo Masia, formuliert es noch ambitionierter: „Ich bin mir sicher, dass sich das AI Robot Safety & Performance Center des TUM MIRMI zu einem unabhängigen nationalen Testzentrum für Robotik entwickeln wird.“

Der Schritt kommt zur rechten Zeit: Mit der zunehmenden Verbreitung von Robotern, ob in der Industrie, im Haushalt oder in der Pflege, wächst der Bedarf an verlässlichen Qualitätsmerkmalen. Die neue Systematik könnte dafür sorgen, dass künftig nicht nur Geschwindigkeit und Traglast zählen, sondern auch das Fingerspitzengefühl eines Roboters. (mc)

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