Ziemlich beste Freunde: Mensch und Maschine Hand in Hand

 

Roboter, die sich frei durch den Raum bewegen, einfach steuern lassen und Menschen mit Behinderung den Wiedereinstieg ins Arbeitsleben ermöglichen: Ein bayernweites Forschungsprojekt will aus Maschinen Kollegen machen, Wissenschaftler der Uni Passau entwickeln dafür neue Ansätze zur millimetergenauen Positionsbestimmung in geschlossenen Räumen.

Ulrich Sommer hat einen pragmatischen Traum: Der Fachreferent für Arbeits- und Tagesstruktur bei der Diakonie Neuendettelsau wünscht sich Arbeitsplätze ohne unüberwindbare Hürden für Beschäftigte mit Behinderung– wie etwa Gegenstände, die sie nicht heben und Geräte, die sie nicht bedienen können oder viele verschiedene Abläufe, die sie überfordern. Dafür sollen Roboter sorgen, die Teil-Aufgaben erledigen – und sich im Gegensatz zu gängigen Industrielösungen frei durch den Raum bewegen, mehrere Arbeitsschritte beherrschen, Hindernisse selbstständig erkennen und durch einen Zeigestift dirigiert werden.

Informatiker der Universität Passau arbeiten gemeinsam mit Kollegen der Universitäten Erlangen-Nürnberg und Würzburg und dem Unternehmen Reis Robotics im Projekt AsProMed an einem System, das diese technischen Herausforderungen nutzerfreundlich lösen will. Um die Träume vieler Beschäftigter aus den Werkstätten für behinderte Menschen von einer spannenden Tätigkeit zu erfüllen, müssen viele einzelne Technologien kombiniert werden. „Mensch und Maschine arbeiten Hand in Hand. Wir müssen also die Sicherheit der Arbeiter im direkten Kontakt mit dem Roboter garantieren können. Das umfasst die Integration neuartiger Sensorsysteme, Kollisionserkennung und -vermeidung sowie neue Funktionalitäten im Bereich ,Augmented Reality’, die Maschinendaten und Abläufe auf einer Benutzeroberfläche verständlich machen“, erklärt Dr. Manfred Dresselhaus, Koordinator für Forschungsprojekte bei Reis Robotics.

Damit alles klappt, muss der Roboter zunächst genau wissen, wo er steht, wo er hin soll und welche Hindernisse im Weg sind. Im Fall der Diakonie Neuendettelsau soll er die Beschäftigten bei der Produktion von maßgefertigten Industriepaletten unterstützen. „Der Mitarbeiter benutzt einen Stift als Steuergerät – die Maschine bewegt sich zur Stelle, auf die er ihn richtet, oder jagt genau dort einen Nagel ins Holz. Dann kann auch jemand im Rollstuhl oder mit nur einem Arm in diesem Bereich arbeiten – wenn der Roboter die Anweisungen millimetergenau umsetzt“, erklärt Gerald Pirkl, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Informatik mit Schwerpunkt Eingebettete Systeme.

Darin liegt die besondere Herausforderung: Satellitengestützte Methoden wie z.B. GPS stehen in Gebäuden nicht zur Verfügung. Andere Techniken auf Basis von Ultraschall oder WLAN sind für das Anwendungsgebiet zu ungenau und störanfällig, professionelle Systeme auf Basis von Elektromagnetischen Feldern bieten zwar ausreichende Genauigkeit, sind aber für viele Anwendungsgebiete zu teuer und unflexibel. „Wir forschen an einem industriereifen Verfahren, dessen Herstellungskosten so niedrig sind, dass Anwender wie soziale Betriebe sich die Technik leisten können“, sagt Pirkl.

Lediglich mit Draht und Prozessoren haben er und seine Kollegen einen Sender entwickelt, der ähnlich wie GPS funktioniert: Kleine Spulen erzeugen ein Magnetfeld, das ein Empfänger – der Eingabestift des Diakoniemitarbeiters – misst und in Abhängigkeit von den Signalstärken zur Berechnung der eigenen Position und Ausrichtung nutzt.

Die Modellierung der Signale und die Fähigkeit von Hard- und Software, Störquellen herauszurechnen, entscheiden über die Genauigkeit des Systems. Ab März 2013 soll es in der Praxis der Diakonie-Werkstatt in Polsingen erprobt werden. „Das bringt unseren Mitarbeitern nicht nur Motivation, weil sie erleben, wie sie eine Einschränkung überwinden können. Es gibt uns auch die Möglichkeit, auf einem strammen Markt die Paletten-Stückzahlen zu erhöhen und noch konkurrenzfähiger zu werden“, erklärt Diakonie-Referent Sommer.

„Wir entwickeln eine Grundlagentechnik, die auch in anderen Bereichen genutzt werden kann“, sagt Uni-Mitarbeiter Gerald Pirkl. Reis Robotics schweben etwa langfristig medizinnahe Anwendungen von Assistenzsystemen vor. Pirkl denkt da häuslicher – an Anwendungen des ,Assisted Living’, also Geräte, die sich abschalten, sobald der Benutzer sich von ihnen zu weit und zu lange entfernt oder an Supermärkte, deren Waren entsprechend der Laufwege von Kunden platziert werden. Und dort womöglich auf Paletten der Diakonie Neuendettelsau angeliefert wurden.

Das Forschungsprojekt AsProMed Das Forschungsprojekt „Assistenzsysteme für die Produktion und für medizinnahe Anwendungen“ wird von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Freistaat Bayern kofinanziert. Es hat eine Laufzeit von drei Jahren (bis 2013).