Smart Factory, Bild: Smart Face

In der Industrie der Zukunft sollen Maschinen selbstständig kommunizieren, mobil sein und eng mit dem Menschen zusammenarbeiten. Bild: Smart Face

Professor Wolfram Burgard, Universität Freiburg, Bild: Burgard
Wolfram Burgard ist Professor für Informatik an der Universität Freiburg. Er leitet die Arbeitsgruppe autonome intelligente Systeme und arbeitet an mobilen Robotern. Also an Robotern, die durch die Gegend fahren und für uns Menschen Dienste ausführen. Bild: Burgard

In der aktuellen industriellen Produktion sind überwiegend stationäre Roboter im Einsatz. Wie wird sich die industrielle Produktion verändern?
Sie ist sicherlich auf dem Weg diese Mobilität zu nutzen, um effektiver zu produzieren. Einerseits im reinen Logistikbereich, um Objekte auf flexiblere Art und Weise als auf Förderbändern von A nach B zu transportieren. Aber die Mobilität wird auch genutzt, um Industrieanlagen und Produktionsstätten insgesamt flexibler zu machen, sozusagen die Roboter zu befreien, die Schrauben am Boden zu lösen und sie leichter zu konfigurieren.

Welche Vorteile würde das für die Produktion bieten?
Dass man zum Beispiel schneller auf andere Produkte umstellen kann. Wenn Sie sich vorstellen, dass Sie eine Produktionsstraße haben, in der ein Fahrzeug vom Typ A produziert wird, dann kann die sich sehr schnell umkonfigurieren, um dann als nächstes auch ein Fahrzeug vom Typ B zu konstruieren und auch wieder zurück. Bisher braucht man dafür verschiedene Hallen. Oder es muss vorher sehr aufwendig berechnet werden, sodass es für beide Typen funktionsfähig ist. Mit dieser Technik kann man die Produktion relativ schnell und flexibel umstellen.

Ist das ein wichtiger Schritt für die Industrie 4.0?
Ich glaube schon. Ich denke, dass das eine sehr große Effizienzsteigerung mit sich bringen wird. Und auch über die mobilen Plattformen und ihre Mobilität wird es beispielsweise gelingen Platz einzusparen, Hallen kleiner zu machen und Energie zu sparen. Das hat viele Vorteile in diesem ganzen Produktionsumfeld.

Wenn Sie sagen, Roboter werden mobiler, dann arbeiten sie ja auch direkt mit dem Menschen zusammen. Welche Punkte spielen hier eine große Rolle, wenn sie mit den Menschen in Kontakt kommen?
Der wichtigste ist eigentlich der Sicherheitsaspekt. Eine der großen Herausforderungen ist es, dass es keine Kollisionen gibt. Das ist auch eine Herausforderung in der Sensorik, weil wir bisher wirklich noch keine kostengünstige 3D-Sensorik haben, die das gesamte Umfeld erfasst. Das muss man heutzutage über 2D-Scanner beziehungsweise Sicherheitsscanner machen, die bisher in der Robotik eingesetzt werden.

Darüber hinaus gibt es weitere Herausforderungen, wenn Mensch und Roboter gemeinsame Produkte produzieren. Also wenn Sie zum Beispiel ein Werkstück gemeinsam zusammensetzen, teilen sie sich einen Arbeitsraum. Und das wirft erneute Fragen auf, an die Sicherheit und an die Wahrnehmungsfähigkeit der Systeme. Wo sind die Arme und die Hände des Menschen oder was macht er gerade?

Aber die Technik an sich ist ja schon so weit, dass Mensch und Roboter miteinander interagieren können…
Nicht ganz. Es gibt Robotersysteme, die einigermaßen sicher sind. Die neuesten Generationen dieser Leichtbauroboter können zum Beispiel so ausgelegt werden, dass Kollisionen nicht problematisch sind. Allerdings ist, wenn es um die Vermeidung von Kollisionen geht, die Wahrnehmung das große Problem.

Würden Sie sagen, dass Roboter mehr die Helfer der Menschen sind oder ist das der nächste Schritt für intelligente Roboter, die dann vielleicht auch menschenähnlich sind?
Ich weiß nicht, wer wem hilft. Man kann es fast so sagen, dass der Mensch dem Roboter bei Dingen hilft, die nun wirklich schwierig zu bewerkstelligen sind. Wie bereits gesagt, sind Roboter in der Wahrnehmung noch nicht so gut wie der Mensch. Auch bei bestimmten Handhabungsaufgaben ist der Mensch einfach noch deutlich besser als ein Roboter. Auf der anderen Seite kann ein Roboter bestimmte Tätigkeiten sehr schnell und auch schwere Tätigkeiten besser ausführen. Ich sehe das eher als eine Art Ergänzung, die eben dazu führen kann, dass man insgesamt dem Menschen hilft.

Auf was müssten Konstrukteure bei der Entwicklung solcher Roboter besonders achten?
Einerseits natürlich auf den Sicherheitsaspekt. Die Hardware muss so ausgelegt werden, dass Kollisionen nicht dramatisch sind. Sie können das mit einer vollen Fußgängerzone vergleichen. Wenn wir durch diese Fußgängerzone gehen und es sehr eng ist, kommen wir auch mit anderen Menschen in Kontakt, ohne dass das für uns ein Problem darstellt. Das ist eine wünschenswerte Fähigkeit. Die andere ist, die Sensorik zu haben, mit der Bewegungen registriert und vielleicht sogar vorausgeahnt werden können. Es muss uns beispielsweise gelingen Arbeitsräume zu überwachen, sodass der Roboter sein Umfeld präzise wahrnehmen kann und vor allem auch das Umfeld seines Gegenübers, des Menschen.

Arbeiten Sie bei diesem Thema auch mit Unternehmen zusammen?
Wir setzen mit der großen deutschen Roboterfirma Kuka verschiedene Projekte um. Hier arbeiten wir insbesondere an der Mobilität und Logistik. Aber wir interessieren uns auch für Handhabungsprozesse und der Optimierung von Handhabungsaufgaben. Das ist ein EU-Projekt namens RobDream, das wir zusammen mit Kuka durchführen. Der Hintergrund ist, dass Roboter nicht schlafen müssen. Das Ziel ist es, dass nachts, wenn die Produktionsanlagen stehen, die Roboter die Zeit nutzen, um Arbeitsprozesse zu optimieren und am nächsten Tag effektiver zu sein. Außerdem arbeiten wir auch an der Wahrnehmung von Menschen. Also was tun Menschen und kann man von ihnen lernen? So sollen Roboter bestimmte Aktivitäten besser ausführen oder beispielswiese bei der Instruktion kopieren.

Haben Sie gemerkt, dass in letzter Zeit die Anfragen gestiegen sind?
Das hat zugenommen. Das ist aber auch gut so, weil momentan sehr viel passiert. Es wird hier nicht nur in Deutschland unter dem Thema Industrie 4.0, sondern auch International und im Logistikbereich extrem viel unternommen. Großunternehmen, die sehr stark im Logistikbereich tätig sind, oder große Onlineshops sind natürlich daran interessiert ihre Lagerhaltungsprozesse möglichst effektiv zu gestalten.

Was ist der nächste Schritt nach dieser Mensch-Maschinen-Kooperation?
Das nächste wird sein, dass wir uns das Problem der Mehreren-Roboter-Systeme genauer ansehen werden. Denn in Zukunft wird es auch so sein, dass nicht nur ein Roboter in der Produktionsstätte ist, sondern viele. Von daher ist die Koordination dieser Roboter eine echte Herausforderung, weil der Berechnungsaufwand extrem anwächst, typischerweise exponentiell in der Anzahl der Robotersysteme. Da muss man versuchen effektive Lösungen zu finden, die schneller sind, möglicherweise dezentral, sodass Roboter individuell entscheiden können, was gemacht werden muss. Aber man sollte dabei dennoch sehr nah an der optimalen Lösung sein. Deswegen haben wir beispielsweise auch Ampeln im Straßenverkehr, um eben Bewegung zu koordinieren und insgesamt effektiver und unfallfreier zu sein. Wenn wir alle individuell fahren würden, ohne diese Ampeln, würde wahrscheinlich schnell ein großes Chaos entstehen.