lookKIT 02/2011 - PKM - KIT

0211
16 blickpunkt/Focus
Helfer im Haushalt: ARMAR.
Helper in the household: ARMAR.
Humanoide Roboter lernen,
Komplexes zu meistern
Elektronischer
Küchenjunge
Nach dem Essen kümmert sich ein fleißiger Roboter
um das schmutzige Geschirr. Zukunftsmusik?
Im Institut für Anthropomatik am KIT ist
es schon jetzt Realität. Der hilfsbereite Geselle
mit Namen ARMAR-III kann Objekte sehen, erkennen,
greifen, transportieren und an anderer
Stelle wieder ablegen. Dafür muss er nicht nur
menschliche Sprachbefehle von anderen Hintergrundgeräuschen
unterscheiden und dekodieren,
sondern auch Objekte in seiner Umgebung
identifizieren können, die auf verschiedene
Weise im Raum angeordnet sind. Er muss sich
kollisionsfrei auf sie zu bewegen, Hindernisse
gegebenenfalls aus dem Weg räumen und die
angepeilten Objekte zielsicher und mit dem
angemessenen Kraftaufwand greifen können,
ohne sie zu zerstören.
Computer scientist Tamim Asfour of the Institute
of Anthropomatics considers grasping one of the
biggest challenges there is: “A problem of this
complexity means perfect coordination of many
components – how the robot localizes objects,
how he recognizes objects, how he triggers his
arms and hands in order to grasp an object.” In
order for ARMAR-III to act as efficiently as possible,
he is given some basic information about himself
and his environment at birth and, like a small child,
he is supposed to gradually learn more knowledge
about his environment, the objects in it, and his
body, and also acquire additional capabilities.
Asfour provides an impressive demonstration of
how far ARMAR-III has already progressed. “What
do you see in my hand?” he asks the robot, holding
up a book. “I do not know this object. Please, tell
me what it is,” is the answer. “This is a book about
progress in robot control,” explains the scientist. “I
see. The object is a book about progress in robot
control. Correct?” ARMAR-III asks. Asfour answers
in the affirmative, briefly removes the book from
the vision of the robot and then holds it in front
of him again. “What do you see in my hand?”
he asks again. “I see a book about progress in
robot control,” says ARMAR-III. Asfour turns the
book by 180°. For a machine not as “intelligent”
as ARMAR-III in terms of object recognition, the
turned rectangle would be a different shape, and
the machine would be unable to identify the object.
Not so ARMAR-III: “I see a book about progress in
robot control,” he repeats.
By imitating people, ARMAR-III is to acquire not
only verbal but also motor skills. The KIT scientists
successfully developed a system enabling the
robot to perceive, visualize, and reproduce human
movements. Once learned, the movement is stored
in a database and available from then on.
Interdisciplinary Research Field
A whole team of experts from various disciplines is
needed to solve such complex tasks in the design
of a humanoid robot. “Our life is increasingly
influenced by machines. This means that computer
science will face new problems which we can
solve only together with human studies. For this
reason, not only the faculties of Computer Science,
Mechanical Engineering, Electrical Engineering,
and Information Technology, but also the faculty
of Humanities and Social Sciences are involved,”
says Professor Rüdiger Dillmann, spokesman of the
Anthropomatics and Robotics KIT Focus.
Für den Informatiker Tamim Asfour vom Institut
für Anthropomatik ist das Greifen eine der größten
Herausforderungen überhaupt: „Eine Aufgabe
dieser Komplexität ist das perfekte Zusammenspiel
vieler Komponenten – wie der Roboter
die Objekte lokalisiert, wie er die Objekte erkennt,
wie er seine Arme und Hände ansteuert,
um ein Objekt zu greifen." Damit ARMAR-III so
effizient wie möglich agieren kann, bekommt er
bei der Geburt zwar einige Basisinformationen
über sich und seine Umwelt mit auf den Weg,
doch genau wie ein Kleinkind soll er sich nach
und nach durch Lernen weiteres Wissen über
seine Umgebung, die Objekte darin und seinen
eigenen Körper aneignen und zusätzliche Fähigkeiten
erwerben.
Doch nicht nur verbales, auch motorisches
Wissen soll ARMAR-III von Menschen durch
Imitieren erlernen können. Den KIT-Forschern
gelang es, ein System zu entwickeln, mit dem
der Roboter menschliche Bewegungen wahrnehmen,
visualisieren und reproduzieren kann.
Einmal gelernt, wird die Bewegung in der Datenbank
abgespeichert und ist fortan abrufbar.
Tu-Mai Pham-Huu