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Corona - Was geht

Zuhause im Robotiklabor

Virtuelles Robotik-Labor

Die RWU steht auch in diesen außergewöhnlichen Tagen und Wochen nicht still. An vielen Stellen wird mit Engagement und Kreativität an neuen Lösungen gearbeitet. Mit der Reihe „Corona – Was geht“ möchten wir den Blick nicht nur auf das richten, was derzeit nicht möglich ist, sondern gerade auch auf das, was geht.

Der Roboter klagt. Vivien Glönkler übersetzt den Text auf dem Bildschirm des Laborcomputers: „Jetzt ist es ihm zu heiß.“ Der massive Metallarm ragt aus dem Boden und wirkt nicht temperaturempfindlich. Auch der Hinweis auf die Gefahr, die er für die Menschen in seinem Umfeld darstellen kann, lässt solche Allüren nicht erahnen. Glönkler, akademische Mitarbeiterin im Robotiklabor, macht die Kühlung an und die rauscht los. „Das ist Musik“, lacht Professor Dr. Konrad Wöllhaf und setzt sich vor den Laptop. Die sensible Maschine soll zeigen was sie kann. In echt und virtuell.

Im Industrierobotik-Labor der RWU erproben und verfeinern die Studierenden eigentlich Programme, die sie für die Roboter im Labor schreiben. Die Abstands- und Hygieneregeln erschweren den Betrieb. Trotzdem wollte Konrad Wöllhaf die Studierenden erfolgreich durch ihre Experimente im Labor begleiten. Ziel war es, alles so abzubilden, dass die Resultate der Programmierung rein virtuell sichtbar werden. Um das zu erreichen, schuf der Professor für Robotik und Simulation das Labor samt Roboter als virtuelle Kopie. Die Laboranten können diesen virtuellen Roboter am eigenen PC programmieren und steuern, egal wo sie sind. Er verhält sich exakt wie sein reales Vorbild. „So wird es für die Studierenden konkreter und sie sehen, was sie programmiert haben, obwohl sie nicht im Labor sein können“, erklärt Wöllhaf. Die Simulation dieser Prozesse ist auch für die Berufspraxis relevant: „Das entspricht der Arbeitsweise in der Industrie. Dort werden ganze Produktionshallen mit Robotern am Computer geplant und simuliert.“

Die Aufgaben für die Studierenden waren etwas weniger umfangreich. Sie bestanden etwa darin, dem Roboter beizubringen, die Matrikelnummer auf eine Oberfläche zu schreiben. Was einfach klingt, ist für den Roboter komplex. „Die einfachsten Dinge werden in der Robotik kompliziert“, sagt Wöllhaf. Es ist, als würde man einem Menschen exakte Handlungsanweisungen geben müssen. Jetzt die Hand ein wenig nach links. Arm nach unten. Jetzt die Finger zusammenführen, aber nicht zu schnell. Ohne Hilfe, ohne eine entsprechende Eingabe, weiß der Roboter nicht, wo er ist oder was sich um ihn befindet. Zur Orientierung muss man ihm Referenzpunkte anlernen, ihn damit in den Raum hineineichen. Ist er dann programmiert und angelernt, sind Wiederholungen aber umso effizienter. 

Fernziel: Mensch-Roboter-Kooperation

Der Roboterarm bewegt sich rasend schnell und präzise. Er schwenkt herum, bleibt abrupt stehen, nur einen Augenblick, bis die nächste Bewegung ausgeführt wird. Alles begleitet von einem pneumatischen Schnaufen und Zischen. Im Labor trennt eine Lichtschranke Roboter von Mensch und schützt vor allem letztere. Industrieroboter können gefährlich sein. Sie sind stark, schnell und dumm. Das, verbunden mit ihrer Anspruchslosigkeit, zeichnet sie für viele Arbeiten aus. Ihr übliches Einsatzgebiet beschreibt Wöllhaf als „dull, dirty, dangerous.“ Das könnte sich zukünftig ändern. Die Roboter der Zukunft sollen nicht mehr in Käfigen arbeiten, sondern Hand in Hand mit den Menschen. Dafür müssen sie rechtzeitig merken, wenn ein Arm oder Kopf im Weg ist und schnell reagieren. Roboter und Mensch sollen sich ergänzen ohne sich zu gefährden. „Ein spannendes Ziel, aber das wird noch eine Weile dauern bis das alltagstauglich wird“, ist sich Wöllhaf sicher. „Die Sicherheitsgarantie bei all den Risiken und juristischen Konsequenzen, die unterschreibt man nicht so leicht.“

Der Roboter in Wöllhafs Labor ist derweil noch mit anderen Sachen beschäftigt. Er nimmt Tischtennisbälle auf, legt sie auf eine Waage und sortiert sie nach Gewicht in entsprechende Schablonen ein. Sind alle Bälle aufgeräumt, schnellt sein Arm zischend in die Ausgangsposition. Nichts regt sich mehr. Das Gleiche macht seine Repräsentation auf dem Bildschirm. Im virtuellen Labor generiert das Programm Bälle und versieht sie per Zufallsgenerator mit einem Gewicht. Nicht nur der Roboter, auch der Raum und die Eigenschaften der Dinge in ihm sind Teil der Simulation. Ob das Sortier-Programm richtig geschrieben wurde, zeigt sich am Bildschirm.

Gewinn auch für die Zeit nach Corona

Mitte März hat Konrad Wöllhaf mit der Arbeit am virtuellen Labor begonnen. Im Mai war es dann bereit. „Ich war schon vorbereitet, sonst hätte ich es nicht so schnell geschafft.“ 70 Studierende haben seither das Labor abgeschlossen. Ist ein digitalisiertes Labor auch ein effizienteres? Ja, sagt Wöllhaf, denn die Nutzungszeiten müssen nicht geplant werden. Jeder hat einen Roboter auf dem Laptop. Er sieht noch einen Gewinn, auch über die Corona-Pandemie hinaus: „Der Umgang mit dem digitalen Roboter ist ein spielerischer, es wird mehr ausprobiert und mehr gewagt. Es können Risiken eingegangen werden.“ Schließlich stünden weder Mensch noch Maschine auf dem Spiel. Ersetzen könne das Programm die Arbeit im Labor aber nicht. Konrad Wöllhaf und Vivien Glönkler freuen sich auf den Normalbetrieb. „Für alle ist das eine Herausforderung, wir sind alle am Kämpfen. Das hier ist nur ein Beispiel, was trotz Corona in der Lehre gemacht werden kann“, resümiert Wöllhaf.

 

Text:
Michael Pfeiffer