Vorsicht, Mensch!

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Je näher Roboter an den Menschen rücken, desto größer wird das Sicherheitsrisiko. Leichte Materialien und neuartige Sensoren verwandeln die eisernen Gesellen jedoch in sensible Softies.

Lena Kredel hat Multiple Sklerose. Sie kann weder Arme noch Beine bewegen. Und dennoch nimmt sie seit Kurzem am Berufsleben teil und katalogisiert in der Staats- und Universitätsbibliothek Bremen online Bücher. "Friend ist der Glücksfall meines Lebens", sagt sie. Ihr "Freund" wurde am Institut für Automatisierungstechnik (IAT) der Universität Bremen entwickelt, und sie sitzt ihm praktisch auf dem Schoss: Friend ist ein Elektrorollstuhl, aber ein ganz besonderer. Denn er besitzt einen gelenkigen Roboterarm von der Firma Schunk aus Lauffen am Neckar.

Der kann Bücher vom Rollwagen nehmen, sie auf eine Halterung legen, aufschlagen und nach der Katalogisierung wieder zurück auf den Wagen heben. Dank eines Kraft-Drehmoment-Sensors im Handgelenk reagiert er äußerst feinfühlig auf die Berührung eines Menschen. Kredel steuert den Assistenten durch Neigen der Stirn gegen Kontakte in einem Helm, durch einen Joystick am Kinn und über Spracherkennung. Per Bildschirmeingabe erfasst sie die Bücher und nutzt zum Nachschlagen einen gewöhnlichen Internetbrowser.

Das Kürzel "Friend" steht für "Functional Robot arm with user-frIENdly Interface for Disabled people" und sorgt für greifbar mehr Lebensqualität. "Ich bin stolz darauf, selbstständig etwas zu leisten", sagt Lena Kredel. Sie denkt schon weiter: "Auch beim Essen kann ich mir die Hilfe eines Assistenzsystems vorstellen", sagt sie. Tatsächlich hat das IAT bereits erste Konzepte entwickelt. Zum Beispiel den Amarob-Rollstuhl mit integriertem Leichtbauarm von Schunk und eine Prothesenhand von Otto Bock aus Duderstadt. Damit kann sich ein behinderter Mensch per sanftem, externem Roboterarm selbst füttern.

Noch weiter geht das Projekt "Friend via Brain-Computer-Interface": Eine spezielle Sensor-Haube misst Gehirnströme im Sehzentrum. So können Gelähmte per Cursor auf einem Bildschirm dem Roboter Befehle erteilen, etwa "Hole Teller aus Kühlschrank". Das Entscheidende bei all diesen Innovationen: Immer sollen sich die Roboter so bewegen, dass sie Menschen keinen Schaden zufügen.

Diesen Anspruch erfüllen seit jüngstem die Automaten der neuen Soft-Roboting-Generation, gebaut aus leichteren Materialien und mit neuartigen Kraft-Drehmoment-Sensoren versehen. Die Robotergelenke werden damit kraftsensibel, was die Kollisionsgefahr stark reduziert. Technisch kommen dafür vor allem zwei Methoden zum Einsatz: Entweder wird der Stromverbrauch in den Gelenken gemessen. Denn wenn ein Roboterarm ein Hindernis berührt, muss der Elektromotor mehr Arbeit verrichten, und der Energiebedarf steigt. Oder es werden Spannungsänderungen in stromdurchflossenen Dehnmessstreifen erfasst. Deren Widerstand erhöht sich, wenn sie gestreckt werden, und es fließt weniger Strom durch sie hindurch.

Ein derart gesteuerter Roboterarm folgt dann nicht mehr starr einer vorgegebenen Bahn, sondern nimmt über die Sensorik die Umgebung tastend wahr und reagiert selbstständig darauf. Wer mit ihm zusammenstößt, spürt nicht mehr, als wenn er zufällig von einem anderen Fahrgast beim Einsteigen in die U-Bahn angerempelt wird.

Damit eröffnet das Soft Roboting neue Möglichkeiten der direkten Zusammenarbeit von Mensch und Maschine – auch in der Industrie. Dort finden sich solche Mensch-Roboter-Kooperationen (MRK) nämlich bislang ausgesprochen selten. Matthias Umbreit von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung in Mainz schätzt die Zahl der Anwendungen in Deutschland derzeit auf lediglich 50 bis 100.

Einer der Gründe sind Sicherheitsaspekte: Denn aufgrund ihrer Stärke und Dynamik können herkömmliche Industrieroboter bei Zusammenstößen mit Menschen lebensgefährliche Verletzungen hervorrufen. Gebannt in Käfige, verrichten die eisernen Gesellen ihre Arbeit meist allein, weil der Mensch die Stärke und Dynamik des Automaten fürchten muss. Das schränkt deren Einsatz bislang bedeutend ein – was auch die Statistik zeigt: Weltweit sind derzeit lediglich 1,2 Millionen Industrie-Roboter in Betrieb, schätzt die International Federation of Robotics (IFR). Ihre Zahl soll bis 2015 zwar auf 1,6 Millionen steigen. Aber das sind immer noch verschwindend wenig gemessen am Milliardenheer der Arbeitskräfte weltweit.

Das Bild wird sich selbst dann nicht ändern, wenn der taiwanesische Elektronikhersteller Foxconn seine gigantischen Pläne verwirklichen sollte. Als der Hauslieferant von Intel und Apple wegen der Zustände in seinen Fabriken auf dem chinesischen Festland in die Kritik geriet und die Löhne erhöhen musste, reagierte Firmengründer Terry Gou: Eine Million Roboter sollen die Gesamtfertigungskosten nun wieder senken.