Mittwoch, Juni 16, 2021
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Kollege Rob und Schwester Bob

Die neue Generation der Roboter sind keine reinen Arbeitsmaschinen mehr. Damit eröffnen sich weitere Anwendungsfelder, an echter Kollaboration mit Menschen hapert es jedoch noch. 

Zur Jahreswende ging ein YouTube-Video um die Welt: Zwei humanoide Roboter, ein Roboterhund und ein Transport-Roboter tanzen ausgelassen zum Song »Do you love me« und verbreiten gute Laune. Neben dem erstaunlichen technologischen Fortschritt – noch vor wenigen Jahren konnten zweibeinige Roboter kaum das Gleichgewicht halten – schwingt in dem Internet-Hit eine versteckte Botschaft mit. Der Roboterhersteller Boston Dynamics, seit kurzem in Besitz von Hyundai Motor, will den Maschinen das Bedrohliche nehmen. »Liebst du mich – jetzt wo ich tanzen kann?« heißt es folgerichtig im Liedtext.

Doch wie es scheint, fällt die Antwort vieler Menschen durchaus zwiespältig aus. Dass zwei- und vierbeinige Roboter des öfteren Überwachungsaufgaben übernehmen, ist wohl auch wenig förderlich. In Singapur wird der Roboterhund Spot während der Corona-Pandemie beispielsweise in Parks eingesetzt, um die Passant*innen zur Einhaltung der Mindestabstände zu ermahnen.

Der Autokonzern Hyundai hofft, mit den Hochleistungsrobotern, die mit Wahrnehmung, Navigation und Intelligenz ausgestattet sind, seiner Mobilitätsvision »Smart Mobility Solution« auf die Sprünge zu helfen. KI-gesteuerte, humanoide Roboter sind schon jetzt beim Fahrzeugservice und im direkten Kundenkontakt in Seoul im Pilotdienst. »Unsere Intention ist es, dass der Roboter auf persönlichere Art und Weise mit Kunden kommuniziert, als dies herkömmliche Roboter bislang können«, erklärt Dong Jin Hyun, Vizepräsident und Leiter des Robotics Lab der Hyundai Motor Group.

Außerhalb des Käfigs

Roboter dienen dem Menschen schon seit den 1950er-Jahren. Sie erledigen Arbeiten in gefährlicher Umgebung und werken als Schweiß- und Montageroboter in Produktionshallen. Laut der letzten Erhebung der »International Federation of Robotics« (IFR) hat die Automatisierung mit 2,7 Millionen Industrierobotern weltweit – durchschnittlich 113 Geräte pro 10.000 Arbeiternehmer*innen – im Jahr 2019 einen Rekordwert erreicht. Gemessen an dieser Kennzahl der Roboterdichte schneidet Europa recht passabel ab. An der Spitze liegt Singapur, gefolgt von Südkorea, Japan und Deutschland. Österreich rangiert mit 189 Einheiten auf Platz 14, noch vor China.

Bild oben: Andreas S. Rath, Ondewo, entwickelt die Maschinenkommunikation der Zukunft.

Mit Asien können die europäischen Unternehmen, auch was das Wachstum betrifft, jedoch nicht mithalten. In Europa stieg der Bestand im Jahresvergleich nur um sieben Prozent, während China, der derzeit größte Abnehmer an Industrierobotern, besonders dynamisch um 21 Prozent aufstockte. Für Europa bedeuten rund 580.000 Roboter ein neues Spitzenniveau – doch allein China hat 200.000 Stück mehr im Einsatz.
Die Automatisierung von Prozessen im produktiven Gewerbe schreitet dennoch unaufhörlich voran. Schon zeichnet sich der nächste Trend ab: Zunehmend verlassen die Roboter – bisher wie wilde Tiere gehalten – ihre Käfige. Kollaborative Roboter, sogenannte Cobots, die mit Menschen Hand in Hand und ohne Schutzvorrichtung zusammenarbeiten, sind auf dem Vormarsch. 2019 wurden zwar erst 18.000 Cobots abgesetzt, dieses Marktsegment wächst jedoch deutlich stärker als bei klassischen Industrierobotern.

Gespräch mit dem Roboter

Die Vorteile von Robotik und Automation bekamen durch die Pandemie einen zusätzlichen Schub: Mehr denn je trachten Unternehmen danach, die Fertigung zu beschleunigen, kundenspezifische Produkte liefern zu können und ihre Produktion an heimischen Standorten kosteneffizient beizubehalten.

Neben der verbesserten Mechanik und Sensorik ist die zunehmende Selbstständigkeit der Roboter die größte Herausforderung. Visuelle Steuerungssysteme, ähnlich wie bei autonomen Fahrzeugen, sowie Sprachassistenten erweitern die Anwendungsfelder zusätzlich, wenngleich die erforderlichen Technologien noch nicht ausgereift scheinen.

Insbesondere die Interaktion von Mensch und Maschine gestaltet sich noch schwierig. Das AIT Austrian Institute of Technology hat mit der Tufts University Boston eine transatlantische Forschungskooperation aufgebaut, um sich im Bereich der assistiven und autonomen Systeme federführend zu positionieren. Für Matthias Scheutz, der das Human Robot-Interaction-Labor in Massachusetts leitet, hat sich mit der neuen Generation von Robotern, die keine reinen Arbeitsmaschinen mehr sind, »das Anwendungsgebiet der Robotik potenziert«: »Wie wir Menschen erfassen diese Maschinen ihre Umwelt, verarbeiten diese Information und reagieren entsprechend. Autonome Systeme sind nicht nur im industriellen Umfeld einsetzbar, sondern auch als Verkehrsmittel, im Katastrophenschutz oder in der Pflege.«

Bild oben: Roboter können menschliche Pflegekräfte nicht ersetzen, aber entlasten.

Möglicherweise wird sich ein wichtiger Faktor für das Gelingen dieser Vision, nämlich die Kommunikation mit Robotern, schon bald entscheidend verbessern. Das Wiener Unternehmen Ondewo GmbH ist auf KI-basierte Kommunikation spezialisiert und entwickelte eigene Algorithmen zum Verständnis natürlicher Sprache. »Insbesondere die Technologien im Bereich ›Conversational AI‹ erlauben es jetzt schon ein Gespräch mit einem Roboter zu führen und damit die Bedienbarkeit von Robotersystemen signifikant zu vereinfachen«, sagt Gründer Andreas S. Rath. »Ein Beispiel dafür, was die Technologie bereits alles kann, sind Roboter, die am Telefon mit Menschen vollautomatisch Gespräche führen können und somit rund um die Uhr kostengünstigen Service mit gleichbleibender Qualität leisten können.« Kunden wie Frequentis, Kapsch oder Atos setzen Ondewo-Technologien bereits in der Industrie ein, so Rath: »Damit können auch ›Nicht-Techniker‹ ohne Programmierkenntnisse komplexe Robotersysteme über Spracheingabe programmieren.«

Faktor Sicherheit

Von echter Zusammenarbeit ist in der Industrie aber noch keine Rede. Es handelt sich mehr um eine Koexistenz von Mensch und Maschine. In der Montage und Intralogistik läuft noch vieles manuell ab, weil die Tätigkeiten zu komplex und die Anlagen zu wenig flexibel sind, erklärt Roman Froschauer, Professor für Produktionsinformatik und Studiengangsleiter für Robotic Systems Engineering an der FH OÖ Campus Wels: »Sobald ein kleiner Bauteil geändert wird, kann ihn der Cobot oft nicht mehr greifen.« Der Mensch könne sich an veränderte Gegebenheiten besser anpassen, außerdem sei Vollautomatisierung eine Kostenfrage.

Dennoch ist davon auszugehen, dass in den kommenden Jahren immer mehr Menschen ihren Arbeitsplatz mit kollaborativen Robotern teilen werden. Cobots halten beispielsweise Werkstücke, unterstützen bei der Montage oder überprüfen das Endprodukt. Das Forschungsprojekt »CoBot Studio« der Universität Linz spielt verschiedene Szenarien der Mensch-Roboter-Kollaboration in einer Extended-Reality-Simulationsumgebung durch. Ein wesentlicher Faktor ist auch hier die Kommunikation: Das menschliche Grundbedürfnis nach Sicherheit und Vertrauen muss gegeben sein, gleichzeitig muss der mobile Roboter die Intentionen des menschlichen Partners erkennen.

Als Partnerunternehmen mit an Bord ist das Wiener Unternehmen Blue Danube Robotics, das sich mit der Entwicklung einer taktilen Roboterhaut (»Airskin«) bereits international einen Namen machte. Die weiche, druckempfindliche Sicherheitshaut kann an jedes Modell samt Greifer beliebig angepasst werden. Luftdichte Sensorpads im Inneren der Haut registrieren jede noch so geringe Druckveränderung – eine zweikanalige Steuerung stoppt die Maschine sofort. Auch ohne aufwendige Sicherheitsmaßnahmen können somit schwere Unfälle durch Roboter verhindert werden. »Die weichen Airskin-Module bedecken den gesamten Roboter und dämpfen bei Kollision. Daher können Industrieroboter mit Airskin auch viel schneller im kollaborierenden Betrieb fahren als dies bei Cobots mit harten Metalloberflächen der Fall ist«, sagt Walter Wohlkinger, der Blue Danube Robotics 2013 als Spin-off der TU Wien gründet hat.

Chance für KMU

Seit kurzem kooperiert Blue Danube Robotics mit dem deutschen Industrieroboter-Hersteller Kuka. Das Augsburger Unternehmen ist aufmerksamen Besucher*innen der Zotter-Schokoladenmanufaktur in Bergl bei Riegersburg wohlbekannt. Zwei Kuka-Roboter verarbeiten dort die temperaturempfindliche Rohmasse mit äußerster Präzision zu Pralinen und Tafeln. Seit 2019 verteilt zudem ein weiterer Roboter Kostproben an die Gäste.

Auch andere Roboter-Hersteller haben den österreichischen Markt entdeckt. Fanuc, Weltmarktführer für Industrieroboter, errichtet in Vorchdorf eine Vertriebs- und Servicezentrale. Der japanische Konzern investiert fünf Millionen Euro. Die Fertigstellung mit energieneutralem Hallenkonzept ist bis Sommer 2022 geplant.

Universal Robots, dänischer Weltmarktführer von Leichtbau-Cobots, verstärkt seine Präsenz und will vor allem Klein- und Mittelbetrieben die Vorteile der Automatisierung zugänglich machen. David Scherrer, Business Development Manager Österreich bei Universal Robots, sieht hier viel Potenzial: »Ein Roboter, der so flexibel und einfach gestaltet ist, dass wirklich jeder ihn installieren und bedienen kann, ist genau das, was KMU benötigen.«

Auch Ondewo-Chef Andreas S. Rath, sieht Automatisierung als Schlüssel für KMU, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können: »Für KMU ist Automatisierung inzwischen ein ›Must-have‹ und nicht mehr ein ›Nice-to-have‹. Sie haben hier entscheidende Vorteile, da sie ihr Unternehmen agiler und schneller mit neuen Technologien automatisieren können als große Unternehmen. Diese Chance, die Nase vorne zu haben, sollte unbedingt genutzt werden.«

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