Ein Entwicklerteam des non-profit Projektes Roboy aus München hat sich das Ziel gesetzt, einen Roboter zu entwickeln, der dem Menschen in seinen motorischen Fähigkeiten und im gesamten Auftreten so nahe wie möglich kommen soll. Rad fahren, Yylophon spielen, Eis verkaufen und mehr: Ziel ist ein humanoider Roboter, der einmal genau so funktional ist wie der menschliche Körper.
Der menschliche Körper ist – aus der Sicht eines Roboters – ein Meisterwerk: agil, dynamisch, flexibel und trotzdem stark. Wunden heilen sich von selbst und in der Benutzung ist er völlig geräuschlos. Ein über Millionen von Jahren perfektioniertes Skelett erlaubt ihm den aufrechten Gang, das komplexe Zusammenspiel zahlloser Muskeln, Sehnen und Gelenke filigranes Arbeiten mit den Händen. Von dieser Höchstleistung der Evolution sind Roboter zum jetzigen Zeitpunkt noch weit entfernt.
Ein Entwicklerteam des non-profit Projektes Roboy aus München hat sich aber das Ziel gesetzt, einen Roboter zu entwickeln, der dem Menschen im gesamten Auftreten so nahe wie möglich kommen soll. Roboy 2.0 (sprich Roboy two-oh) ist ein interdisziplinäres Grundlagenforschungsprojekt mit ziemlich ambitionierten Plänen. „Unser Ziel ist es, einen humanoiden Roboter zu konstruieren, der genau so funktional ist wie der menschliche Körper“, erklärt Rafael Hostettler, Leiter des Projekts. „Er soll sich nicht nur bewegen wie ein Mensch, sondern auch sehen, hören und interagieren können wie wir.“
Interdisziplinäre Teams entwickeln gemeinsam
Das Team mit über 100 Studierenden, Doktoranden und Absolventen der Technischen Universität München vereint Experten aus verschiedensten Fachbereichen. Gemeinsam arbeiten sie mit einem internationalen Netzwerk von Wissenschaftlern schon seit Jahren an der Entwicklung des humanoiden Roboters. Das Royal Institute of Technology in Stockholm (Neuroprothetik), die Chinese University of Hong Kong (Algorithmik zur Ansteuerung des Roboters), Oxford University (Belastung von künstlichen Sehnen während deren Wachstums) und die Technische Universität München (Robotik & Echtzeitsysteme, Produktentwicklungsmethoden) sind ständige Kooperationspartner.
Rad fahren, Xylophon spielen, Eis verkaufen
In der aktuellen Entwicklungsstufe kann Roboy auf einem Rad in die Pedale treten, Personen erkennen und einfache Gespräche führen. Schon im Herbst soll er dann Xylophon spielen – eine aufgrund der benötigten Dynamik für Roboter besonders komplexe Aufgabe – im nächsten Jahr bereits Eis verkaufen können. So langsam kommen auch schon die ersten humanoiden Roboter als Kollegen zum Einsatz. Als Chef sind sie aber unerwünscht. 2020 soll Roboy in der Lage sein, grundlegende medizinische Diagnostiken durchzuführen. Die gesamte Forschung ist Open Source und schafft Grundlagen in Robotik, Künstlicher Intelligenz und audiovisueller Datenverarbeitung.
Auch der Aufbau, das Gewicht und die Beschaffenheit der knochenähnlichen Bauteile spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. So bilden die Ingenieure mit innovativen Methoden wie 3D-Druck oder Generativem Design – sprich der Gestaltung eines Objekts mithilfe eines zuvor programmierten Algorithmus und Künstlicher Intelligenz in einer Cloud – Knochen, Muskeln und Sehnen nach, anstatt, wie im Roboterbau sonst üblich, Gelenke mit Motoren lediglich zu ersetzen.
Roboy soll einmal selbständig laufen können
Für die Entwicklung von Roboy 2.0 nutzt das Team Autodesk Fusion 360 mit Generativem Design. Das erlaubt den Wissenschaftlern im sogenannten generativen Designprozess, das Gewicht wichtiger Bauteile zu reduzieren und die Stabilität gleichzeitig zu erhalten. „Sparen wir in der Hand ein paar Gramm Gewicht, reduzieren sich die Kräfte, die die Hüfte aushalten muss und wir können sie dementsprechend leichter machen“, so Hostettler. „Dadurch können wir bei weiteren Komponenten Gewicht sparen, was Roboy noch agiler macht.“ Kein Selbstzweck, denn Roboy soll selbstständig Laufen lernen. Für die ersten Schritte ist ein leichter und trotzdem stabiler Stand Pflicht.
Rasanter 3D-Druck und innovativer Leichtbau
Ein Vorteil der Verwendung von Autodesk Fusion 360 ist die direkte Eignung der darin erstellten Designs für 3D-Druckverfahren. In Fusion erstellte Dateien müssen nicht erst langwierig für den Druck aufbereitet werden, sie lassen sich stattdessen direkt in 3D-gedruckte Objekte umsetzen. Bei Roboy 2.0 sind fast alle Teile lasergesintert, d. h. in kunststoffähnlichen Materialien 3D-gedruckt. Die werkzeugfreie Herstellung spart Zeit und Kosten, Fertigungshemmnisse werden vermieden.
Roboy 2.0 liefert medizinische Erkenntnisse
Auch wenn der Roboter selbst heute insgesamt primär noch der Grundlagenforschung dient, so haben die im Zuge der Entwicklung gewonnen Erkenntnisse schon heute Auswirkungen auf zahlreiche andere Sparten. Das Projekt findet Anwendung in der Mensch-Roboter-Kollaboration. Auch für die Entwicklung innovativer Prothesen oder Exoskelette hat das Projekt unschätzbaren Wert. Neurowissenschaftler verstehen mit Hilfe der mit Roboy 2.0 gewonnen Erkenntnisse besser, wie der menschliche Körper das Zusammenspiel von über 600 Muskeln koordiniert.
