Wissenschaftler mit Roboterassistenten, Bild: Ansgar Pudenz/Deutscher Zukunftspreis

Das nominierte Team von Franka Emika (von links): Sven Parusel, Simon Haddadin und Sami Haddadin. Bild: Ansgar Pudenz/Deutscher Zukunftspreis

"Der Einsatz von hochentwickelten, feinfühligen und sicheren Robotern, die in geschlossenen Bereichen arbeiten, wird die industrielle Produktion zunehmend verändern. Die sichere Interaktion von Mensch und Maschine ist die Voraussetzung für diese Entwicklung", betont Professor Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR.

Sami Haddadin begann seine DLR-Laufbahn als Diplomand im Bereich der sicheren Mensch-Roboter-Interaktion. Nach seiner Promotion war er bis 2013 im DLR als Gruppen- und Themenleiter in Oberpfaffenhofen tätig. Vor nunmehr fünf Jahren haben sich die drei DLR Wissenschaftler ausgegründet. "Wir sind stolz, dass die Ausgründung und die beteiligten Kollegen ihre Wurzeln im DLR haben und der Mensch-Roboter-Kooperation zum Durchbruch in den industriellen Massenmarkt verhelfen können" betont Professor Alin Albu-Schäffer, Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik. "Unsere langjährige Forschung im Bereich der sensitiven Leichtbauroboter und Soft-Robotik macht sich bezahlt und das das Team um Professor Haddadin konnte auf dieser Grundlagenentwicklung aufbauen."

Von der Helmholtz-Gemeinschaft wurden die Ausgründer früh durch den Helmholtz-Enterprise Fonds gefördert und vom DLR-Technologiemarketing begleitet. Technologische Entwicklungen aus der Robotikforschung des DLR wurden frühzeitig an das ausgegründete Unternehmen lizenziert.

Neue Konzepte für Mensch-Maschine-Interaktion

Damit diese völlig neue Generation von Leichtbaurobotersystemen künftig für eine Vielzahl von Aufgaben einsetzbar ist und sich von jedermann leicht bedienen lässt, sind neue technische Konzepte erforderlich. "Die bislang in der Fertigung eingesetzten Automaten sind hochpreisig, schwierig zu programmieren und wenig flexibel, da sie nur strikt die vorgegebenen Aufgaben abarbeiten", erklärt Sami Haddadin.

Um Unfälle zu vermeiden, werden Roboter und Menschen durch eine Absperrung voneinander getrennt. Nun soll in digital vernetzten Fabriken eine neue Generation von maschinellen Assistenten einziehen, die Menschen unterstützen oder Hand in Hand mit ihnen tätig sind. Doch dazu müssen die Automaten zunächst teamfähig gemacht werden. "Unser Roboterassistent ist dafür konzipiert, Menschen als echter vernetzter und lernfähiger maschineller Assistent zu dienen und ohne trennenden Schutzzaun mit ihnen zusammenzuarbeiten", sagt Haddadin.

Roboter zeigt menschenähnliche Reflexe

Die Wissenschaftler haben den Roboterassistenten, mit verschiedenen innovativen Merkmalen ausgestattet. Die Maschine ist modular aufgebaut und besteht aus Leichtbaukomponenten. Sie verfügt in allen Gelenken über zahlreiche empfindliche Sensoren und führt Bewegungen so aus, wie sie auch bei einem Menschen verlaufen würden. Das macht das Verhalten des Roboters leicht einschätzbar. Außerdem erlaubt dieses nach neuartigen Entwurfsprinzipen gestaltete System eine besondere Art der Soft-Robotik-Regelung, und damit eine menschenähnliche Nachgiebigkeit, Feinfühligkeit und Geschicklichkeit. Bereits auf einen leichten Kontakt reagiert der Roboterassistent blitzschnell und zeigt menschenähnliche Reflexe. Das verhindert Verletzungen von Menschen durch eine Kollision mit der Maschine.

  • Roboter im Bergwerk, Bild: TU Freiberg / David Vogt

    Hier „schuftet“ Roboter Julius im Bergwerk. Er ist ein Roboter, der aus der Forschung der TU Freiberg hervorgegangen ist und im universitätseigenen Bergwerk zum Einsatz kommt. Bild: TU Freiberg / David Vogt

  • Roboter im Bergwerk, Bild: TU Freiberg / David Vogt

    Die TU Freiberg ist die einzige europäische Universität mit einem Lehr- und Forschungsbergwerk und hier wird sogar die Robotik bergwerkstauglich. Autonome Roboter wie Julius sollen gefährliche und schwierige Aufgaben im Schacht vom Menschen übernehmen und zudem bei Rettungseinsätzen unterstützen. Bild: TU Freiberg / David Vogt

  • Roboter mit Bauklötzen, Bild: TU Freiberg / David Vogt

    Zunächst wird spielerisch mit Lego-Steinen gelernt. Im Endeffekt geht es jedoch darum, dass der Roboterarm einmal in der Industrie zum Einsatz kommen soll. Und dort soll er nicht nur eine, sondern im Idelafall viele verschiedene Aufgaben übernehmen können. Dazu muss er sich die Abläufe von seinen meschlichen Kollegen abschauen und nachmachen. Dafür ist der Roboter mit Kameras und der vorführende Mensch mit Sensoren ausgestattet. Bild: TU Freiberg / David Vogt

  • Serviceroboter, Bild: TU Freiberg / David Vogt

    Eine große Unterstützung sind kollaborative Roboter vor allem, wenn es um ergonomisch ungünstige Arbeitssituationen geht. Das Schöne: sie können nicht nur in der Industrie, sondern auch im Alltag helfen, etwa beim Tragen des nächsten Wochenendeinkaufs. Bild: TU Freiberg / David Vogt

Die Bedienung des Systems ist leicht und erfordert keine Programmierkenntnisse: Tätigkeiten, die der Roboterassistent ausführen soll, müssen lediglich vorgemacht werden. Daraus lernt die Maschine und kann das erworbene Wissen selbstständig auch für andere Herausforderungen nutzen -Fähigkeiten, die herkömmliche Industrieroboter oder einfache MRK-Roboter nicht besitzen.

Um die Programmierung besonders einfach zu machen, haben die Wissenschaftler in ihrer Ausgründung ein neuartiges Konzept für die Programmierung und Bedienbarkeit entwickelt. Wichtige Grundlagen dafür legten sie während ihrer DLR-Zeit. Aufgaben und Bewegungsabläufe werden visuell in kleine Programm-Module zerlegt, sogenannte Roboter-Apps. "Sie machen die Nutzung von Robotern so einfach wie den Umgang mit einem Smartphone - und eröffnen eine breite Palette an neuen Anwendungsperspektiven, von denen auch kleine und mittelständische Unternehmen profitieren können", so Haddadin. hei