Der autonome Roboter
Wolfram Burgard ist davon überzeugt, dass Roboter sich in einigen Jahren oder Jahrzehnten völlig selbstständig, also ohne menschliches Zutun, fortbewegen werden. Für seine Forschungen an mobilen Robotern wird er nun mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnet.
"Bitte bleiben Sie hinter mir" - tönt Museumsroboter Albert. Brusthoch ist er, breit gebaut und auf Rollen unterwegs.
"Tut, tut, tut, tut, ganz schön voll hier", sagt er, zieht die Mundwinkel aus Schaumstoff nach unten und kullert besorgt mit seinen Kunststoffaugen. Der Museumsroboter kann Menschen durch Ausstellungen führen und leistet dabei - trotz des eingeschränkten Vokabulars - Schwerstarbeit: Mit einem Laserscanner erkennt der Roboter, ob ihm jemand im Weg steht, mit Sensoren misst er den Abstand zu den Wänden und er kann schätzen, wo er sich befindet.
Was bislang im geschlossenen Raum funktioniert, könnte in naher Zukunft Alltag auf der Straße sein: sogenannte Pedestrian Robots führen Touristen durch Freiburgs Fußgängerzone. Eine Herausforderung für einen Reiseführer auf Rädern, muss er doch auf jede Situation reagieren, erklärt Wolfram Burgard, Professor für autonome mobile Roboter in Freiburg:
"Weil die mit einer eingeschränkten Sensorik arbeiten. Also für uns ist die Orientierung einfach, weil es so viele Hinweise gibt und wir Karten lesen können und der Roboter muss das erstmal lernen. Da ist man in komplizierten Umgebungen, weil man es mit Fußgänger zu tun hat, hier in Freiburg hat man dann mit Straßenbahnen zu tun und mit den berühmten Bächle, in die der Roboter nicht hineinfallen sollte."
Seit seiner ersten zufälligen Begegnung mit einem Roboter vor gut zehn Jahren – damals war er wissenschaftlicher Angestellter in Bonn - versucht der heute 47-Jährige, die Maschinen dazu zu bringen, sich frei im Raum zu bewegen. Und dabei Umgebungsprofile zu bauen, die Roboter sind lernfähig:
"Wir können also den Roboter loslassen und der ist in der Lage, aus den Daten, die er aufnimmt, ein Modell zu erstellen. Die können in dem Gebäude herumfahren, bis sie eine fertige Karte erstellt haben. Das ist der Lernschritt, der dabei stattfindet. Der Roboter weiß, da ist etwas und das wird festgehalten."
Die Techniken, die Wolfram Burgard zur Lösung des Navigationsproblems einsetzt, basieren auf Wahrscheinlichkeitsrechnungen. Ein neuer Ansatz in der Forschung, genau hierfür hat ihn die Deutsche Forschungsgemeinschaft jetzt ausgezeichnet. In der Begründung heißt es:
"Besonders wegweisend sind seine [Wolfram Burgards] Arbeiten auf dem Gebiet der probabilistischen Robotik. Sie haben gezeigt, dass es möglich ist, auch ohne Vorwissen über die Ausgangsposition eines mobilen Roboters dessen Position und Orientierung auf effiziente Weise zu schätzen."
Viele Informatiker arbeiten inzwischen mit der Methode, die Wolfram Burgard für die Robotik entwickelt hat. Lauf-Roboter sollen irgendwann Pizza beim Italiener holen, Flug-Roboter die Hauspost in Firmen von Büro zu Büro tragen. Aber noch steuert Mitarbeiter Slawomir Grzonka den "Mikrocopter" mit der orangefarbenen Funkantenne und den Propellern fern. Sobald dieser autonom fliegt, kann er Aufgaben übernehmen, die für den Menschen gefährlich sind:
"Kraftwerke, wo entweder chemische oder radioaktive Strahlung vorhanden ist, kann man ein solches Vehikel vorschicken, um Erkundigungen einzuholen. Zweitens für die Feuerwehr, gerade in einem brennenden Gebäude, ist natürlich ein solches Flugvehikel perfekt geeignet, um zu sagen, wo muss ich hin, wo muss ich nach Opfern suchen."
Der Roboter "Die Rote Zora" mit dem langen Dreharm übt das exakte Greifen, um in Zukunft Spülmaschinen auszuräumen. Ein Gummikissen mit Sensoren fungiert als Nervengeflecht der Finger. Die Kamera auf der Hand ermöglicht es den Forschern, zu sehen, was der Roboter von sich selber denkt. Ein Roboter, der denken kann? Mit dieser Vokabel agieren die Informatiker zwar, Persönlichkeit sprechen sie Robotern aber dennoch nicht zu:
"Davon, dass es eigene Charaktere sind, sind wir relativ weit weg. Natürlich sind die Systeme autonom und wir können nicht immer vorhersagen, was das System jetzt tun wird. Einen eigenen Willen könnte ich denen nicht direkt zusprechen. Momentan sagen wir den Systemen, was sie tun sollen und sie führen das dann aus und wir sind froh, wenn sie das effektiv tun."
Was nicht immer der Fall ist, steht doch ein Haushaltsroboter stets vor dem Problem der Objekterkennung:
"Wenn Sie beispielsweise an die Aufgabe denken, dass ein Roboter einen Tisch abräumen soll, dann wollen Sie vielleicht, dass die Tassen und Teller in die Spülmaschine kommen, die teure Vase aber auf dem Tisch verbleibt. Das sind schwierige Dinge, die auch kulturelle Aspekte haben, also ist das jetzt eine Vase die in die Spülmaschine gehört oder nicht und es ist sehr, sehr schwierig, dieses Problem zu lösen, also soweit sind wir noch lange nicht."
Der Leibniz-Preis kommt da gerade recht, das Preisgeld von 2,5 Millionen Euro soll den Weg ebnen, damit die Forscher die letzten Schritte bis zur industriellen Umsetzung eines ihrer Roboter gehen können.
"Tut, tut, tut, tut, ganz schön voll hier", sagt er, zieht die Mundwinkel aus Schaumstoff nach unten und kullert besorgt mit seinen Kunststoffaugen. Der Museumsroboter kann Menschen durch Ausstellungen führen und leistet dabei - trotz des eingeschränkten Vokabulars - Schwerstarbeit: Mit einem Laserscanner erkennt der Roboter, ob ihm jemand im Weg steht, mit Sensoren misst er den Abstand zu den Wänden und er kann schätzen, wo er sich befindet.
Was bislang im geschlossenen Raum funktioniert, könnte in naher Zukunft Alltag auf der Straße sein: sogenannte Pedestrian Robots führen Touristen durch Freiburgs Fußgängerzone. Eine Herausforderung für einen Reiseführer auf Rädern, muss er doch auf jede Situation reagieren, erklärt Wolfram Burgard, Professor für autonome mobile Roboter in Freiburg:
"Weil die mit einer eingeschränkten Sensorik arbeiten. Also für uns ist die Orientierung einfach, weil es so viele Hinweise gibt und wir Karten lesen können und der Roboter muss das erstmal lernen. Da ist man in komplizierten Umgebungen, weil man es mit Fußgänger zu tun hat, hier in Freiburg hat man dann mit Straßenbahnen zu tun und mit den berühmten Bächle, in die der Roboter nicht hineinfallen sollte."
Seit seiner ersten zufälligen Begegnung mit einem Roboter vor gut zehn Jahren – damals war er wissenschaftlicher Angestellter in Bonn - versucht der heute 47-Jährige, die Maschinen dazu zu bringen, sich frei im Raum zu bewegen. Und dabei Umgebungsprofile zu bauen, die Roboter sind lernfähig:
"Wir können also den Roboter loslassen und der ist in der Lage, aus den Daten, die er aufnimmt, ein Modell zu erstellen. Die können in dem Gebäude herumfahren, bis sie eine fertige Karte erstellt haben. Das ist der Lernschritt, der dabei stattfindet. Der Roboter weiß, da ist etwas und das wird festgehalten."
Die Techniken, die Wolfram Burgard zur Lösung des Navigationsproblems einsetzt, basieren auf Wahrscheinlichkeitsrechnungen. Ein neuer Ansatz in der Forschung, genau hierfür hat ihn die Deutsche Forschungsgemeinschaft jetzt ausgezeichnet. In der Begründung heißt es:
"Besonders wegweisend sind seine [Wolfram Burgards] Arbeiten auf dem Gebiet der probabilistischen Robotik. Sie haben gezeigt, dass es möglich ist, auch ohne Vorwissen über die Ausgangsposition eines mobilen Roboters dessen Position und Orientierung auf effiziente Weise zu schätzen."
Viele Informatiker arbeiten inzwischen mit der Methode, die Wolfram Burgard für die Robotik entwickelt hat. Lauf-Roboter sollen irgendwann Pizza beim Italiener holen, Flug-Roboter die Hauspost in Firmen von Büro zu Büro tragen. Aber noch steuert Mitarbeiter Slawomir Grzonka den "Mikrocopter" mit der orangefarbenen Funkantenne und den Propellern fern. Sobald dieser autonom fliegt, kann er Aufgaben übernehmen, die für den Menschen gefährlich sind:
"Kraftwerke, wo entweder chemische oder radioaktive Strahlung vorhanden ist, kann man ein solches Vehikel vorschicken, um Erkundigungen einzuholen. Zweitens für die Feuerwehr, gerade in einem brennenden Gebäude, ist natürlich ein solches Flugvehikel perfekt geeignet, um zu sagen, wo muss ich hin, wo muss ich nach Opfern suchen."
Der Roboter "Die Rote Zora" mit dem langen Dreharm übt das exakte Greifen, um in Zukunft Spülmaschinen auszuräumen. Ein Gummikissen mit Sensoren fungiert als Nervengeflecht der Finger. Die Kamera auf der Hand ermöglicht es den Forschern, zu sehen, was der Roboter von sich selber denkt. Ein Roboter, der denken kann? Mit dieser Vokabel agieren die Informatiker zwar, Persönlichkeit sprechen sie Robotern aber dennoch nicht zu:
"Davon, dass es eigene Charaktere sind, sind wir relativ weit weg. Natürlich sind die Systeme autonom und wir können nicht immer vorhersagen, was das System jetzt tun wird. Einen eigenen Willen könnte ich denen nicht direkt zusprechen. Momentan sagen wir den Systemen, was sie tun sollen und sie führen das dann aus und wir sind froh, wenn sie das effektiv tun."
Was nicht immer der Fall ist, steht doch ein Haushaltsroboter stets vor dem Problem der Objekterkennung:
"Wenn Sie beispielsweise an die Aufgabe denken, dass ein Roboter einen Tisch abräumen soll, dann wollen Sie vielleicht, dass die Tassen und Teller in die Spülmaschine kommen, die teure Vase aber auf dem Tisch verbleibt. Das sind schwierige Dinge, die auch kulturelle Aspekte haben, also ist das jetzt eine Vase die in die Spülmaschine gehört oder nicht und es ist sehr, sehr schwierig, dieses Problem zu lösen, also soweit sind wir noch lange nicht."
Der Leibniz-Preis kommt da gerade recht, das Preisgeld von 2,5 Millionen Euro soll den Weg ebnen, damit die Forscher die letzten Schritte bis zur industriellen Umsetzung eines ihrer Roboter gehen können.