Risiko auf Beinen: Wie die Sicherheit von Robotern geprüft werden kann
Beinroboter können straucheln und dadurch Menschen gefährden. US-Forscher haben einen Ansatz entwickelt, um die Sicherheit von Robotern vorab zu überprüfen.
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(Bild: Dmytro Zinkevych / Shutterstock.com)
Ein Wissenschaftsteam der Ohio State University hat mit einer Studie die Sicherheit von Robotern mit Beinen in den Blick genommen, wenn sie zusammen mit Menschen arbeiten und leben. Bisher sei nur schwer vorhersehbar, wie zwei- und vierbeinige Roboter in realen Situationen reagieren, ob sie eine Situation aus der Bewegung heraus meistern oder an ihr scheitern. Um die Sicherheit der Roboter vorab zu überprüfen, haben die Forschenden einen ersten Ansatz für einen datengesteuerten, szenariobasierten Sicherheitstestrahmen entwickelt.
In ihrer Studie "On Safety Testing, Validation, and Characterization with Scenario-Sampling: A Case Study of Legged Robots", die in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems veröffentlicht ist, stellte das Forschungsteam fest, dass aktuelle Roboter mit mechanischen Gliedmaßen, die ein hohes Gewicht haben und bis zu 30 km/h schnell laufen können, ein Sicherheitsrisiko für Menschen darstellen.
"Unsere Arbeit zeigt, dass diese Robotersysteme komplex und vor allem nicht intuitiv arbeiten", sagt Bowen Weng, Doktorand an der Ohio State University. "Das bedeutet, dass man sich nicht darauf verlassen kann, dass der Roboter weiß, wie er in bestimmten Situationen zu reagieren hat." Es sei deshalb nötig, vorab eine Risikobewertung eines solchen Roboters vorzunehmen, bevor er an Benutzer und Industriekunden ausgeliefert wird. Derzeit gebe es zwar einige Sicherheitsspezifikationen für Roboter mit Beinen, es fehle aber an einer einheitlichen Vereinbarung für Praxistests.
Einen ersten Ansatz dafür liefert die Forschungsarbeit des Teams der Ohio State University. Die Forscherinnen und Forscher haben zunächst einige Bedingungen analysiert, unter denen ein Roboter beim selbstständigen Gehen in einer realen Umgebung nicht umkippen darf. Daraus entwickelten sie mehrere Szenarien für Simulationen, um zu überprüfen, was passiert, wenn ein Roboter in verschiedenen Gangarten wie etwa Vorwärts- und Rückwärtsgehen sowie Laufen und auf der Stelle gehen Aufgaben durchführen muss. Zusätzlich darf er nicht hinfallen, wenn er immer wieder mit einer Kraft angestoßen wird, die ihn dazu bringt seine Richtung zu ändern. Das Forschungsteam überführte dies in Algorithmen für die Simulation.
Virtuelle Sicherheitsüberprüfung
In Tests konnten sie damit die Sicherheit unterschiedlicher Roboter überprüfen. So zeigte sich etwa, dass sich einer der Roboter bei 3 von 10 Versuchen nicht aufrecht halten konnte, wenn er seinen Gang leicht beschleunigte. Einen anderen Roboter stupste das Wissenschaftsteam virtuell von der linken und der rechten Seite mit gleicher Kraft an. Während sich der Roboter bei 100 Versuchen von einer Krafteinwirkung von links unbeeindruckt zeigte, fiel er bei Krafteinwirkung von rechts bei fünf von zehn Versuchen um.
Die von den Forschern entwickelten Szenarien mit datengesteuertem Ansatz halten sie selbst für eine "unvoreingenommene, effizientere Methode zur Beobachtung von Robotern unter den Bedingungen einer Testumgebung". Der Ansatz könne dazu beitragen, Roboter mit Beinen für den kommerziellen Einsatz zu zertifizieren. Zugleich räumt Weng ein, dass der Weg noch lang sein kann, um einheitliche Sicherheitsmaßstäbe zu etablieren.
(olb)