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Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 02.11.2011

Intelligente Maschinen aus dem Robotiklabor

Studenten aus Gelsenkirchen tüfteln neue Ideen für Roboter aus

Von Stephanie Kowalewski

Dieser Roboter aus der FH Gelsenkirchen kann lesen und staubsaugen (Christoph Schäfer)
Dieser Roboter aus der FH Gelsenkirchen kann lesen und staubsaugen (Christoph Schäfer)

Was Studenten der angewandten Informatik an Theorie im Hörsaal vermittelt bekommen, setzen sie im Robotiklabor in die Praxis um. Zum Beispiel an der Fachhochschule Gelsenkirchen.

"Ich hab jetzt erst einmal beide Arme in die Luft genommen. Daran erkennt mich der Sensor."

Der 27-jährige Student Nils Oppermann steht vor einem mächtigen orangefarbenen stählernen Greifarm, der fest auf dem Boden des Robotiklabors der Fachhochschule Gelsenkirchen montiert ist. Der Roboter ist mit einem neuartigen 3-D-Bewegungssensor versehen. Der erfasst den Körper des Studenten und stellt ihn als eine Art Strichmännchen auf einen angeschlossenen Computer dar:

"Ohne die Sensoren sind auch die Roboter blind. Wenn ich jetzt meinen linken Arm oben lasse und den Rechten bewege, bewegt sich entsprechend der Roboterarm mit. "

Nils Oppermann hat das System so programmiert, dass sein linker Arm wie eine An- und Aus-Taste funktioniert und sein rechter Arm den Roboter wie mit einem Joystick lenkt:

"Das heißt, wenn ich meinen Arm nach oben nehme, bewegt sich auch der Roboter nach oben, wenn ich meinen Arm nach unten nehme, auch nach unten. Und so in alle dreidimensionalen Richtungen."

Was Nils Oppermann hier vorführt, ist Teil seiner Abschlussarbeit für das Masterstudium angewandte Informatik. Es erinnert ein wenig an die Bewegungen, die man vor einer Spielekonsole vollzieht, wenn man im heimischen Wohnzimmer Tennis gegen einen virtuellen Gegner spielt – ganz ohne Ball und Netz. Hartmut Surmann, Professor für angewandte Informatik an der FH Gelsenkirchen, erklärt die Vorteile einer solchen Robotersteuerung:

"Wir haben eine ganz einfache Programmierung, die auch sozusagen der normale Mensch leisten kann. In der Regel braucht man ausgebildete Experten für die Programmierung der Roboter an einem entsprechenden Display. Und eine Programmierung durch einfaches Vormachen – ja, das ist ganz einfach. Das kann jeder Mensch. "

Die fast intuitive Steuerung der Roboterbewegung erschließt ganz neue Einsatzmöglichkeiten. Normalerweise werden Industrieroboter einmal aufwändig programmiert und führen dann oft jahrelang die gleichen Bewegungen aus. Jetzt könnte es auch für einen Handwerksbetrieb interessant sein, solch einen Roboter in der Werkstatt zu beschäftigen. Er könnte schwere, unhandliche Werkstücke bearbeiten und transortieren. Das würde sich bereits bei einer geringen Produktions-Stückzahl lohnen, meint der Professor. Die Visionen des Studenten Nils Oppermann spielen sich dagegen in ganz anderen Spären ab:

"Dass man per Gesten vielleicht auch in sehr weit entfernten Räumen, ja sogar auf anderen Planeten, die Roboter in Echtzeit steuern kann, einfach nur dadurch, dass es ein Experte vormacht. Das wären schon so Ideen, die mir im Kopf rumspuken."

Im Kopf von Christoph Schäfer spukte hingegen eine ganz andere Idee herum: Zum Abschluss seines Bacheler-Studiums der angewandten Informatik wollte der 24-Jährige einem Roboter eine bislang dem Menschen vorbehaltene Fähigkeit beibringen: das Lesen:

"Er kann fast so lesen wie ein Mensch, würde ich sagen. Er liest Türschilder und das kann bislang kein Roboter, soweit wir wissen."

Ein lesender Roboter ist ein Quantensprung in der Entwicklung intelligenter Maschinen, schwärmt Professor Hartmut Surmann, der das Projekt betreut hat:

"Die Lesefähigkeit ist eine ganz universelle Fähigkeit, um mit der Komplexität in der Welt umzugehen. Wir können endlich einen Roboter bauen, der einkaufen geht, mit der Einkaufsliste, weil er lesen kann!"

Bislang haben Roboter ihren Weg stets über Koordinatensysteme und GPS-Satelliten gefunden. Der mobile lesende Roboter kann sich nun jedoch genau wie ein Mensch über Schilder orientieren, sagt Christopf Schäfer:

"Er weiß, welche Räume sich wo befinden, nur anhand der Türschilder – und kann dadurch eben auch diese Räume wiederfinden und aufsuchen und könnte dort Tätigkeiten ausführen. Vielleicht könnte er selbständig Post transportieren, könnte sauber machen in speziellen Räumen oder vielleicht auch Leute durch das Gebäude führen und denen eben den Weg zeigen."

Bei der Konstruktion des Roboters hat der junge Informatiker Produkte genutzt, die es in jedem Elektrofachmarkt zu kaufen gibt:

"Das ist ja auch Ziel von Informatikern, dass man eben nicht alles immer wieder neu erfinden muss, weil wenn jeder von Grund auf wieder alles neu erfinden würde, dann würde man nie voran kommen."

Also hat Christoph Schäfer einen handelsüblichen Staubsaugerroboter genommen und ihn für seine Zwecke umgebaut:

"Auf dem sind verschiedene Metallprofile angebracht worden, um dort eben einen Laptop drauf anzuschließen, eine Digitalkamera und Servomotoren, um die Kamera zu bewegen. Und über den Laptop wird jetzt der Roboter gesteuert und die Kamera auch."

Der kreisrunde mobile Roboter sieht aus, als stamme er aus einem Technikbaukasten der 80er-Jahre. Einen Schönheitspreis gewinnt er sicher nicht, aber er funktioniert.

Christoph Schäfer erstellte zunächst ein Computerprogramm, mit dem er dem Roboter beibrachte, woran er ein Türschild erkennt, zum Beispiel an der Farbe des Rahmens oder an der Form.

Während der Roboter selbständig durch den Flur der Hochschule fährt, schwenkt die Digitalkamera nach rechts und links, stets auf der Suche nach Türschildern. Wird der Roboter fündig, schießt er ein Foto davon. Der Bildinhalt wird dann durch ein Texterkennungsprogramm analysiert und quasi Buchstabe für Buchstabe gelesen. Abschließend speichert die Software das Gelesene als Datei, die dann zum Beispiel mit einer Datenbank verknüpft werden kann.

"Zum Beispiel auf dem Türschild, da steht jetzt mein Name drauf, da steht jetzt Hartmut Surmann. Und wenn ich als Datenbank Google hintendran schmeiße, dann krieg ich: Ah, der sitzt in Raum P 017, der hat die Telefonnummer xyz und jede Menge andere Informationen. Und die kann ich mit diesem Türschild verknüpfen und hab dann viele Möglichkeiten. Beispielsweise könnte ich mal eben per Telefon anklingeln lassen und Bescheid sagen: Ah, der Roboter steht vor der Tür."

Und auf dem Weg dahin könnte er so ganz nebenbei den Flur sauber machen, denn Staubsaugen kann der erste lesende Roboter immer noch.

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