Schweizer Start-up will humanoide Roboter sicher machen: Der Trick sitzt in der Schulter

„Embodied AI“ ist gerade ein großes Schlagwort. Es steht für die Verkörperung von KI in Form von Maschinen bis hin zum humanoiden Roboter. Für das gleichnamige Start-up aus Lausanne ist der Name Programm. Das Unternehmen hat dafür einen nachgiebigen Roboter entwickelt.

Blick auf die Schultergelenke offenbart die Besonderheit des Humanoiden

Der humanoide Roboter heißt AIR. In seinen Schultern sitzen keine massiven Elektromotoren, stattdessen ist sein Bewegungsapparat Sehnen nachempfunden. Die schweren Komponenten Motoren, Getriebe und Leistungselektronik sitzen dagegen im Rumpf. Die Schulter bildet eine an drei Punkten am Torso befestigte Gelenkkonstruktion. Den Arm bewegen Seilzüge.

Diese Bauweise hat mehrere Vorteile. Die Arme sind leichter als Roboterarme mit integrierten Elektroantrieben. Zudem ist die Seilzugkonstruktion nachgiebig.  Dadurch weisen die Arme eine geringere Massenträgheit auf und federn physischem Kontakt ab. Der Hersteller spricht deshalb von einer „inhärenten mechanischen Sicherheit“.

Sicherheit durch Flexibilität und stabile Basis

Generell legt das Start-up Embodied AI großen Wert auf die Sicherheit seines Humanoiden. Der AIR besitzt beispielsweise eine Radbasis. Der Hersteller begründet das damit, dass Industrieböden eben sind und Räder eine deutlich höhere Standfestigkeit bieten.

Das mechanische Konzept soll nicht erst durch die Drosselung über die Software eine sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen gewährleisten. Entwickelt wurde er deshalb nach der Norm für Kollaborierende Robotersysteme ISO/TS 15066:2016. „Sicherheit und Verlässlichkeit sind unverhandelbare Grundvoraussetzungen, damit Physical AI im industriellen Maßstab Realität wird. Genau diese Leitlinien haben die Entwicklung von AIR bestimmt“, betont Francesco Stella, Mitgründer und CEO von Embodied AI.

Sehnen bilden die Armarchitektur

Durch die Seilzüge grenzt sich das Unternehmen zu dem Großteil seiner Wettbewerber ab. Seilzüge sind in der Branche eher als Leichtbaualternative für Roboterhände zu finden. Vom Grundkonzept erinnern die Arme an den seilgeführten Robolink-Gelenkarmroboter, den die Kölner Firma Igus 2009 nach dem Kauf eines entsprechenden Patents entwickelte. Heute setzen die Kölner in ihrer Robotiksparte vor allem auf integrierte DC-Antriebe.

Umso mehr überrascht die Rückkehr des Seilzugs im Konzept von Embodied AI. Die sehnengetriebene Armarchitektur basiert auf der Doktorarbeit von Stella an der Eidgenössischen Technische Hochschule Lausanne (EPFL). Zuvor forschte der heute 28-Jährige am Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und arbeitete an der ETH Zürich.

Das Unternehmen gründete Stella dieses Jahgemeinsam mit Kai Junge (CTO), Max Polzin (COO) sowie mit zwei Robotikprofessoren aus Delft und Lausanne. Nach eigener Aussage gelang Embodied AI der Schritt von der Forschung zum einsatzfähigen Industriehumanoiden in gerade einmal neun Monaten. Zudem liege man bei einem Bruchteil der branchenüblichen Entwicklungskosten.

Erprobung in der Praxis läuft bereits

Der Humanoide AIR wird laut den Schweizern derzeit bei internationalen Herstellern im Praxiseinsatz getestet. Die „ersten Verträge mit führenden globalen Automobil- und Industrieherstellern (OEMs)“ seien unterzeichnet. Konkrete Namen nennt das Unternehmen mit Verweis auf „ausstehende Freigaben“ allerdings nicht. Parallel zu den Tests soll der Hochlauf der Serienfertigung eingeleitet werden.

Damit das System direkt produktiv eingesetzt werden kann, startet der Humanoide AIR jede neue Aufgabe unter Führung eines menschlichen Operators. Dabei wird jeder Durchlauf für Lernzwecke aufgezeichnet und damit der unternehmenseigene KI-Software-Stack trainiert. Am Ende soll der Roboter den Arbeitsgang autonom beherrschen und das Modell an die komplette Flotte übertragbar sein. Ab dann soll der Operator als Fallback für unvorhergesehene Prozessabweichungen im Hintergrund bleiben.

Als Beleg für die Industrietauglichkeit seines KI-Stacks verweist Embodied AI auf den Werkseinsatz seiner zweiarmigen Industrie-Zelle. Im Vergleichstest für ein flexibles Kabelmanagement mit Wettbewerbsprodukten habe man bei einem Hersteller von Unterhaltungselektronik eine Zuverlässigkeit von 98 % erreicht, bei einer Vorgabe von 90 %.

Zur im Praxiseinsatz ebenfalls relevanten Präzision gibt es bisher keine überprüfbaren Informationen. Denn die mechanische Flexibilität der Seilzugsysteme wird durch eine geringere Steifigkeit gegenüber starren Kinematiken erkauft. Inwiefern das KI-Algorithmen ausgleichen können, muss das Unternehmen belegen.  Unterstützt wird es u. a. von Faber VC, Look AI Ventures und TechShop.  Dazu kommen nach eigenen Angaben Start-up-Programme von Google DeepMind sowie Nvidia Inception.