Demokratisierung der digitalisierten Automation: Der vernetzte, feinfühlige und lernfähige Roboter für Jedermann

Der ideale Roboter ist durch Jedermann benutzbar und unterstützt den Menschen dabei unliebsame oder gar gefährliche Aufgaben zuverlässig und zügig zu erledigen. Die Demokratisierung einer solchen Schlüsseltechnologie kann nur dann erfolgen, wenn die darunterliegende Technologie nicht nur leistungsfähig, sondern auch für jeden erschwinglich, flexibel und global verfügbar ist.

Insbesondere muss dieser ideale Roboter ein für den Menschen ausgelegtes Werkzeug darstellen, das es dem Nutzer erlaubt innovative und kreative Lösungen zu finden, sich also nahtlos dem Menschen anzupassen und insbesondere auch seine Sicherheit zu garantieren. Hierfür sind ein hochintegriertes mechatronisches Design, die Fähigkeit zur sicheren physischen Interaktion, die intuitive Benutzbarkeit durch den Menschen und eine datengetriebene, eng mit der Vernetzung der Maschinen untereinander einhergehende Lernfähigkeit, von zentraler Bedeutung.

Roboter von gestern

Bisher existierende Roboter sind zumeist massive und mechanische Positioniermaschinen ohne Tastsinn mitsamt einhergehender Feinfühligkeit oder Lernfähigkeit, dafür ausgelegt durch Schutzzäune vom Menschen abgegrenzt jahrelang exakt dieselbe Tätigkeit durchzuführen.

Sie sind also von gleicher Art wie seit dem Beginn des Einsatzes von Robotern vor Jahrzehnten. Hohe Investitionskosten gepaart mit überaus aufwändiger Programmierung und Inbetriebnahme ausschließlich durch spezialisierte Fachkräfte erlauben überdies bisher nur hochtechnisierten Branchen wie dem Automobilsektor einen effektiven Zugang zur Automation.

FRANKA EMIKA

Das Ergebnis unserer Forschung und Entwicklung FRANKA EMIKA ist nunmehr der erste kommerziell erhältliche Roboter, bei dessen Entwicklung das oben genannten Ideal von Beginn an ganzheitlich berücksichtigt wurde. FRANKA EMIKA wurde von Anfang an konzipiert dem Menschen zu dienen und nahtlos mit ihm zu interagieren. Die vollständig modulare Ultraleichtbauweise, das hochintegrierte mechatronische Design, die sensitiven Drehmomentsensoren in sämtlichen Gelenken sowie die menschähnliche Kinematik bilden den mechatronischen Körper dieses Systems.

Basierend auf einer vom Menschen inspirierten „Soft-Robotics“-Regelung (sie erlaubt die Nachgiebigkeit und Feinfühligkeit der menschlichen Motorkontrolle systemisch zu imitieren), ist FRANKA EMIKA in der Lage bereits leichteste Kontakte zu erkennen, diese zu verarbeiten und in Millisekundenschnelle durch ein künstliches Reflexsystem hierauf zu reagieren. Die damit verbundene Eignung zur physischen schutzzaunlosen Interaktion erlaubt FRANKA EMIKA eine nie dagewesene intuitive und feinfühlige Mensch-Roboter Interaktion.

Um diese zahlreichen und hochkomplexen Fähigkeiten zu beherrschen wurde eigens für FRANKA EMIKA ein neuartiges Programmierparadigma entwickelt, welches das Konzept des feinfühligen, vernetzten und lernfähigen Roboters ideal abbildet, abstrahiert und dem Nutzer bis in die Programmierung verfügbar macht. Hierdurch können modulare Abläufe in Form von austauschbaren Roboter-Apps auf einfachste Weise gekapselt und dem Nutzer über eine Verbindung in die Cloud zur Verfügung gestellt werden.

Dieser muss dabei keinerlei Wissen über die komplexen Eigenschaften des Systems oder seine Einbettung in eine serviceorientierte und vernetzte Struktur haben. Zusammenfassend ist eine zentrale Eigenschaft von FRANKA EMIKA, dass jeder Nutzer, selbst ohne jedwede Programmierkenntnisse, den Roboter bedienen und innerhalb weniger Minuten kinderleicht programmieren kann.

Die Automation von morgen

Diese Enabler-Technologie kann der zentrale Schritt auf dem Weg zur flächendeckenden globalen roboterbasierten Automatisierung sein und ermöglicht nun nicht nur ein völliges Umdenken in der Produktion bei Großunternehmen, sondern auch den Einsatz in KMUs, in der professionellen Servicerobotik (Beispiel: Healthcare) und mittelfristig sogar im Heimbereich. Auch stellt diese Demokratisierung der Automation enorme Potentiale für Schwellen- und Entwicklungsländer dar, also für die manuellen Produktionsstätten unserer High-Tech-Produkte in Fernost („Sweatshops“), in denen unzählige auch sehr junge Menschen unter schwierigsten Bedingungen monotonen und teilweise gefährlichen Tätigkeiten nachgehen müssen.

Es ist nun erstmals möglich auch diesen Ländern Zugang zur flexiblen Automation und den damit verbundenen nachhaltigen Effekten wie verbesserten Arbeitsbedingungen zu geben. Insbesondere bedeutet das nicht nur eine höherwertige automatisierte Produktion für den eigenen Binnenmarkt aufbauen zu können, sondern durch den einhergehenden Bedarf an höherqualifizierten Arbeitskräften Einfluss auf die Bildungsbedürfnisse und –möglichkeiten zu nehmen, also auf den zentralen Faktor für die Lebensqualität und Zukunft einer Volkswirtschaft.

Autor des Artikels

Prof. Dr.-Ing. Sami Haddadin ist Direktor des IRT an der Leibniz Universität Hannover. Außerdem ist er der Erfinder von FRANKA EMIKA.