Ansprechpartner: Sankaranarayanan Natarajan, M.Sc.

Sowohl in der industriellen Fertigung als auch in der Service-Robotik werden Roboter zukünftig in zunehmendem Maß Seite an Seite mit dem Menschen arbeiten und diesem assistieren. Im MRK-Labor des Robotics Innovation Center werden daher Forschungsfragen rund um die physische Mensch-Roboter-Interaktion und -Kollaboration behandelt.
Werden Robotersysteme ohne trennende Schutzeinrichtungen betrieben, muss die Sicherheit in der Nähe befindlicher Menschen gewährleistet sein. Im MRK-Labor werden daher verschiedene Sicherheitsaspekte MRK-fähiger Robotersysteme erforscht. Dies beinhaltet Methoden für eine MRK-fähige Robotersteuerung wie aktive Nachgiebigkeit und Kollisionsvermeidung. Das Robotersystem COMPI beispielsweise dient der Erforschung von drehmomentbasierten Regelungsverfahren. Es ist in der Lage, anhand der gemessenen Motorströme und mit Hilfe eines dynamischen Modells des Arms eine nachgiebige Regelung zu implementieren. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die mobile Manipulation, also die gemeinsame Betrachtung der Freiheitsgrade von mobiler Basis und Roboterarm, welche beispielsweise auf dem Roboter Mobipick erforscht wird. In beiden Fällen werden grundlegende Erkenntnisse aus der modernen Regelungstheorie in die praktische Anwendung gebracht, beispielsweise aus den Bereichen dynamische/ modellprädiktive Regelung oder Whole-Body-Control. Neben der Umsetzung regelungstechnischer Verfahren werden im MRK-Labor auch konstruktive Fragen betrachtet wie extreme Leichtbauweise und innovative Motorkonzepte (z.B. Quasi-Direktantriebe und passiv-nachgiebige Aktuatoren).  Ein weiterer Sicherheitsaspekt betrifft die Frage nach der „Human-Awareness“ von Robotern, also die Erkennung von Menschen und deren Intention über geeignete Sensorik. Im Verbundvorhaben Hybr-iT wurde dafür beispielsweise ein Personentracking auf Basis von 3D-Kameras und am Körper des Menschen getragener Inertialsensoren entwickelt. Auf diese Weise kann die Position und Orientierung des menschlichen Armes erkannt werden, was eine passgenaue Übergabe von Werkzeug oder Bauteilen zwischen Mensch und Roboter ermöglicht. Das Verfahren wurde auf dem iMRK-Robotersystem implementiert und getestet.

Neben Sicherheitsaspekten wirft die MRK auch die Frage nach der intuitiven Nutzung und Programmierung von Robotern auf, welche auch Menschen ohne Programmierkenntnisse vornehmen können. Imitationslernen, Gestenerkennung sowie Augmented-Reality-Aspekte wurden dafür in verschiedenen Vorhaben (z.B. TransFIT) im MRK-Labor erforscht. Im iMRK-Projekt mit der Volkswagen AG wurde das gleichnamige Robotersystem genutzt, um Vorhersagen über das menschliche Verhalten zur Robotersteuerung zu verwenden. So wurde die über Laserscanner erkannte Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung genutzt, um Geschwindigkeit und Nachgiebigkeit des Systems aktiv anzupassen.
Ein weiteres relevantes Forschungsthema ist die Anwendung von KI-Methoden in der Produktion. Unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ zusammengefasst, betrachtet dieser Bereich die Möglichkeiten der Digitalisierung für die industrielle Fertigung der Zukunft. Hier stellt sich insbesondere die Frage, wie Roboter in einer vollständig vernetzten Fertigung mit dem Menschen interagieren können und darüber hinaus von den bereitgestellten Informationen profitieren, um sicherer, flexibler oder autonomer zu werden. Vorhaben wie das Hybr-iT Projekt oder das im Bereich des Einzelhandels aufgestellte Vorhaben Knowledge4Retail beleuchten diese Aspekte.