Roboter haben die Produktion verändert. Denn in geschlossenen Bereichen der Industrie leisten die künstlichen Kollegen schon sehr viel. Zwar wirken sie dabei bislang vorwiegend an Fließbändern, die Kooperation mit Menschen wird aber zunehmen. In die digital vernetzten Fabriken der Industrie 4.0 zieht eine neue Generation maschineller Assistenten ein: Sie werden Hand in Hand mit Menschen arbeiten und sie direkt in ihren Arbeitsprozessen unterstützen. Der erste Schritt dazu ist die Programmierung der Teamfähigkeit von Automaten. Drei Forscher haben hierfür einen sensiblen Roboter entwickelt. „Panda“ ist für den Deutschen Zukunftspreis 2017 nominiert.
Neues technologisches Roboterkonzept
Die drei Forscher Sven Parusel, Sami Haddadin und Simon Haddadin entwickelten Panda, einen intuitiv bedienbaren Roboter, der ein Basismodell für neue Anwendungen in der Automatisierungstechnik darstellt. Er kostet nicht viel und lässt sich digital vernetzen, wie das im IoT (Internet of Things) und bei der M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine) längst üblich ist. Doch das Wichtigste ist seine Fähigkeit, sicher mit Menschen zu kooperieren. Damit ermöglicht er generell die Zusammenarbeit von Menschen mit Maschinen, und das sowohl in der Industrie als auch im privaten Umfeld oder beispielsweise im Pflegebereich.
Das Konzept ist grundsätzlich neu, weil es den Roboter leicht bedienbar und flexibel macht. Bisherige Fertigungs- und Fließbandroboter sind nicht nur sehr teuer, sondern auch schwer zu programmieren. Ihr größtes Manko im Vergleich zu Panda aber: Sie arbeiten strikt eine vorgegebene Aufgabe ab. Darüber hinaus sind sie oft groß und schwerfällig, weshalb man sie zur Unfallvermeidung von den Menschen per Absperrung trennte. Der für den Deutschen Zukunftspreis nominierte Roboter hingegen soll ein echter Partner für Menschen werden, einen trennenden Schutzzaun braucht er nicht. Seine Bedienung ist kinderleicht.
Wie funktioniert der Roboter im Detail?
Panda ist zunächst einmal modular aufgebaut und ultraleicht. In allen Gelenken hat der Roboter empfindliche Sensoren, die es ihm erlauben, Bewegungen so auszuführen, wie es auch ein Mensch macht. Das macht sein Verhalten für seinen Gegenüber leicht einschätzbar. Die Regelung des Panda erlaubt es ihm, schon auf einen leichten Kontakt blitzschnell reagieren. Diese menschenähnlichen Reflexe sollen Verletzungen bei Kollegen aus Fleisch und Blut verhindern, sollten sie doch einmal mit der Maschine kollidieren.
Das größte Kunststück gelang den Forschern aber in Bezug auf die Bedienung: Der Roboter muss nicht aufwendig programmiert werden, es genügt, ihm etwas vorzuführen. Diese Bewegung erlernt er dann. Er kann sein erworbenes Wissen auch selbstständig für andere Tätigkeiten nutzen und stellt damit eine neue Evolutionsstufe gegenüber den Industrierobotern dar. Natürlich braucht er eine Basisprogrammierung, doch die funktioniert über visuelle Roboter-Apps. Das macht die Nutzung so einfach wie bei einem Smartphone.
Die Forscher hinter der Entwicklung
Die Idee entspringt der langjährigen Erfahrung der Entwickler. Sami Haddadin leitet das Institut für Regelungstechnik an der Leibniz Universität Hannover, seit kurzem ist er auch Professor für Systemintelligenz und Robotik an der TU München. Sein Bruder Simon Haddadin ist Mediziner und Geschäftsführer des gemeinsam gegründeten Technologieunternehmens Franka Emika GmbH, einem Hersteller von industriellen Leichtbaurobotern mit Sitz in München. Der dritte im Bunde, Sven Parusel, ist Chief Engineer des Technologieunternehmens. Die drei Forscher wirkten schon über Jahre am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Bereich der Robotik.
Anwendungsbereiche für den Roboter
Die Palette der Anwendungsperspektiven ist sehr breit. Sicher ist, dass von dem neuen Roboter auch kleine und mittelständische Unternehmen, sogenannte KMU, profitieren. Denn Panda kann kosteneffizient in der industriellen Produktion eingesetzt werden, des Weiteren ganz sicher in der Pflege, im Servicebereich, bei Wartungen und in der Ausbildung.
Panda wurde komplett in Deutschland entwickelt und hier wird er auch produziert. Die Franke Emika stellte den ersten Roboter dieser Art bereits auf der Hannover 2017 vor. Mittlerweile produziert das Unternehmen in Durach im Allgäu. Seit August 2017 erhalten Anwender aus Forschung und Industrie entsprechende Roboter ausgeliefert, die Basisversion kostet rund 10.000 Euro.
Der Deutsche Zukunftspreis
Am 29. November 2017 verleiht Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier den 21. Deutschen Zukunftspreis. Die Auszeichnung richtet sich an patentfähige anwendungsbezogene Entwicklungen aus den Forschungsbereichen der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Sie ist mit einem Preisgeld von 250.000 Euro dotiert und zählt zu den wichtigsten Forschungspreisen in Deutschland. Potenzielle Kandidaten müssen von technisch-wissenschaftlichen Einrichtungen in Deutschland für den Preis vorgeschlagen werden.
Im letzten Jahr gewannen drei Ingenieure aus Dresden, die in den nächsten Jahren 20% des Stahlbetons bei Neubauten durch ihre Erfindung des Karbonbetons ersetzen wollen.
Die weiteren Nominierten aus dem Jahr 2017 sind Visualisierungsexperten von Siemens Healthineers, die mit Cinematic Rendering dreidimensionale Bilder aus dem Inneren des Körpers erstellen, sowie Entwicklungsingenieure der Firma Vincent System, die eine Hightech-Prothese für jede Handgröße entwickelt haben.
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