Roboter erfasst spielend neue Gegenstände

Forscher träumen von Haushaltsrobotern, die ihren Besitzern wortwörtlich unter die Arme greifen können. Damit das funktioniert, müssen die Automaten allerdings erst einmal lernen, besser mit unbekannten Situationen umzugehen. Das Problem: Zwar lassen sich die Geräte inzwischen zunehmend intelligent vorprogrammieren, um auch komplexeste Aufgaben zu lösen, doch in einer unstrukturierten Umwelt hilft das nicht recht weiter.

An der University of Massachusetts in Amherst wurde nun ein Roboter entwickelt, der auch Gegenstände verwenden kann, denen er nie zuvor begegnet ist. Der "UMass Mobile Manipulator", kurz UMan genannt, schiebt neue Objekte dazu auf einem Tisch herum, um zu erkennen, wie sie sich bewegen lassen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Hat er die entsprechenden Teile erfasst, experimentiert er mit ihnen – und manipuliert sie dann entsprechend, um neue Aufgaben zu erledigen. "Man kann sich das ähnlich wie bei einem Baby vorstellen, das ein neues Spielzeug entdeckt und alle vorhandenen Teile anfasst, um herausfinden, wie sich was bewegt", erklärt Dov Katz, Master-Student an der Universität und Hauptautor der Studie. Er führte die Untersuchung zusammen mit seinem Informatik-Professor Oliver Brock durch.

UMan nutzt eine normale Webcam, um von oben auf den Tisch zu schauen. Durch die Analyse der Unterschiede zwischen nebeneinander liegenden Bildpunkten ermittelt er, wo die Kanten eines Objektes liegen könnten. Dann stupst er den Gegenstand an und verändert anhand der daraufhin erfolgenden Bewegung nötigenfalls das Bild, das er sich zuvor gemacht hat. Dann spielt er weiter mit dem Objekt und schaut zu, wie sich seine Einzelteile in Beziehung zueinander verhalten. Der Gegenstand wird dabei nach einem bestimmten Muster nach vorne und nach hinten verschoben. Überall dort, wo keine Bewegung mehr möglich ist, identifiziert der Roboter dann ein Gelenk. UMan nutzt dann all diese Informationen, um herauszufinden, wie man das Objekt am besten manipuliert.

Bis jetzt kann UMan Objekte allerdings nicht aufheben – stattdessen werden sie direkt auf der Tischoberfläche manipuliert. Der Automat hat bereits erfolgreich gelernt, wie er mit Scheren und verschiedenen Holzspielzeugen umgehen kann. UMan ist etwas kleiner als ein Mensch gebaut. Sein einzelner Arm ist rund einen Meter lang. Er lässt sich in sieben Freiheitsgraden bewegen, was ihn ähnlich flexibel wie einen menschlichen Arm macht, sagt Katz. Am Arm sitzt wiederum eine Hand mit drei Fingern, die sich drehen lässt. Die Forscher erwarten, dass UMan seine gewonnenen Erfahrungen bald auch zum Aufnehmen neuer Objekte nutzen kann. In einer Computersimulation wurde bereits ein Lernalgorithmus getestet, mit dem der Automat beim Anblick ähnlicher Objekte diese davon abgeleitet handhabt.

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(bsc)