Eine Grafik zeigt die Kooperation von Mensch und Maschine.

Vom Weltraum in die Produktionshalle

Roboter und Menschen, die Hand in Hand zusammen arbeiten – das ist das Ziel des Projekts TransFIT. Es soll Robotersystemen den Infrastrukturaufbau im Weltraum ermöglichen und neue Wege für die Industrie schaffen.

 

Die Entwicklung von Robotersystemen, die entweder gemeinsam mit dem Menschen oder sogar allein komplexe Montagearbeiten ausführen, daran arbeiten aktuell das Robotics Innovation Center (RIC) des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) der Universität Bremen und die Siemens AG. Im Fokus des neu gestarteten Projekts TransFIT steht die Entwicklung von robotischen Lösungen für (teil-)autonome Anwendungen im Rahmen von Weltraummissionen. 

Das vorhergehende Transferprojekt des DFKI TransTerrA läuft noch bis Ende 2017. Es soll Erkenntnisse für die Exploration und Logistik für den Aufbau von Infrastruktur auf fremden Planeten liefern. Aufgehend von den Projektergebnissen von TransTerrA liegt beim neuen Projekt der Schwerpunkt auf dem Aufbau der Infrastruktur. 

 

Roboter für mehr Sicherheit auf Weltraummissionen

 

Um Astronautinnen und Astronauten auf ihren Weltraummissionen nicht unnötig zu gefährden, ist der Einsatz von Robotern sinnvoll. Diese können beim Aufbau von Lagern, Unterständen oder Laboren helfen. Da Roboter derzeit komplexe Aufgaben nur bedingt autonom lösen und sich auch nur bedingt flexibel verhalten können, ist eine enge Zusammenarbeit mit den AstronautInnen notwendig. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen ein Kooperationsszenario von AstronautInnen und Robotern entwickeln. Nach dem Konzept der "Sliding Autonomie" werden Roboter und Mensch dabei unterschiedlich stark interagieren: Von reiner Fernsteuerung der Roboter, über Fernsteuerung mit teilautonomen Funktionen bis hin zu kompletter Unabhängigkeit soll alles möglich sein. Neben den Kooperationsmöglichkeiten sollen Roboter aus der Unterstützung durch den Menschen auch lernen. Sie sollen immer autonomer agieren und ihre Einsetzbarkeit und Anpassbarkeit an die speziellen Anforderungen optimieren.

 

Interaktion als Lösung

 

"Die Roboter sollen Fähigkeiten entwickeln, die es den Systemen grundsätzlich ermöglichen, komplexe Montagearbeiten, wie Greifen, Halten und Stecken von vorgefertigten Komponenten autonom oder zusammen mit dem Menschen durchzuführen", sagt Projektleiterin Dr. Elsa Kirchner vom DFKI. Eine direkte Kooperation zwischen Mensch und Maschine ermögliche eine effektive Lösung und Umsetzung von Aufgaben unter der Nutzung der Stärken beider Beteiligten und gleichzeitiger Kompensation der Schwächen.

Damit sich Robotersysteme schnell während einer Weltraummission anpassen können, ist die Entwicklung einer einfach bedienbaren Steuerungssoftware notwendig. So können beispielsweise nicht eingeplante unvorhersehbare Reparaturen wie der Wechsel eines Rades, statt von dem Roboter autonom auch in Zusammenarbeit mit dem Menschen durchgeführt werden. Dabei arbeiten drei verschiedene Elemente gemeinsam an der Montageaufgabe: Im Szenario sollen ein Mensch und ein humanoider Roboter zusammen mit möglicher Unterstützung durch einen weiteren Astronauten über Teleoperation eine Montageleistung erbringen, von der Teilaufgaben vom Roboter autonom, Teilaufgaben von Mensch und Roboter in Kooperation gelöst werden. Weitere Aufgaben soll der Mensch mittels eines ferngesteuerten Ganzkörper-Roboteranzugs, einem Exoskelett, lösen können. 

 

Tranfer in die Industrie

 

Neben der Umsetzung des Kooperationsszenarions im Weltraum, sollen die in TransFIT entwickelten Technologien auch der industriellen Fertigung und Produktion nutzen. 

"Wir verfolgen das Ziel, die Schlüsseltechnologie Robotik nicht nur für die Raumfahrt zu nutzen, sondern auch in industrielle Anwendungen umzusetzen. Aufgrund ihrer Robustheit und Automation verfügen robotische Raumfahrtsysteme über ein hohes Transferpotential, sie funktionieren eigenständig sowie ohne Wartung über lange Zeiträume und Entfernungen hinweg", sagt Prof. Dr. Frank Kirchner, Leiter des DFKI Robotics Innovation Centers und der Arbeitsgruppe Robotik an der Universität Bremen. 
Zu diesem Zweck entwickeln die Projektpartner unter Federführung von Siemens eine hochflexible und kooperative Montagezelle zur Fertigung komplexer Baugruppen, etwa von kompakten mechanischen oder elektromechanischen Geräten, die nach heutigem Stand durch rein manuelle Arbeit erfolgen würde. Diese Zelle soll abstrakte Aufgabenspezifikationen autonom und ohne die Notwendigkeit einer detaillierten Programmierung in Zusammenarbeit mit einem Menschen umsetzen. 
 

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