Studie: Wie gut sind humanoide Roboter im Vergleich zum Menschen?
27 Roboter haben Forscher der ETH Zürich untersucht und deren mechanische Leistungsfähigkeit mit denen von Menschen verglichen.
(Bild: Yakobchuk Viacheslav / Shutterstock.com)
Eine Studie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) ist der Frage nachgegangen, wie gut humanoide Roboter bereits heute im Vergleich zum Menschen sind. Herangezogen wurden dazu 27 humanoide Roboter, die die Studienautoren hinsichtlich mechanischer Leistungsfähigkeit der Komponenten sowie der damit durchführbaren Aktivitäten untersucht haben. Nicht berücksichtigt wurden die kognitiven Fähigkeiten.
Zunächst legten die Wissenschaftler der ETH Zürich Kriterien fest, nach denen sie den Menschen mit einem humanoiden Roboter vergleichen können. Ausgeschlossen wurden dabei Roboter, die lediglich für spezialisierte Anwendungen entwickelt worden sind. Darunter fallen etwa Industrieroboter, die Aufgaben, für die sie speziell geschaffen worden sind, immer exakter und damit besser ausführen können als der Mensch. Außerdem verfügen diese Maschinen über keinerlei andere Fähigkeiten. Deshalb haben die Forscher lediglich Roboter in der Studie "Do Robots Outperform Humans in Human-Centered Domains?", die im Fachmagazin Frontiers erschienen ist, untersucht, die menschenähnlich aufgebaut sind und damit als Allzweckroboter eingesetzt werden können.
"Wir Menschen gestalten unsere Umwelt nach unseren Maßstäben und Bedürfnissen. Wenn Roboter uns sinnvoll unterstützen sollen, müssen sie in dieser menschgemachten Umgebung funktionieren. So sind wir schnell bei Robotern gelandet, die Menschen zumindest anatomisch ähnlich sind", sagt Robert Riener, Professor für Sensomotorische Systeme an der ETH Zürich und Hauptautor der Studie.
27 Roboter zogen die Forschenden für die Studie heran. Dabei berücksichtigten die Wissenschaftler ausschließlich solche, die sich auf zwei oder vier Beinen fortbewegen können. Roboter, die sich auf Rollen ohnehin schneller als der Mensch fortbewegen können, schlossen die Forscher dabei aus. Die Roboter sollten mindestens Treppensteigen können und so gebaut sein, dass sie durch Türen passen. Kurz: Sie sollten sich in für den Menschen gemachte Umgebungen bewegen und mit Armen und Händen oder Greifern Objekte manipulieren können, um Menschen kollaborativ unterstützen zu können. Außerdem sollten sie geräuscharm funktionieren und keine Abgase emittieren.
Roboter mit leistungsfähigeren Komponenten
In einem ersten Schritt verglichen die Wissenschaftler die einzelnen Komponenten des Roboters mit ihren menschlichen Äquivalenten. Die Wissenschaftler stellten im Vergleich etwa von Kameras mit Augen, Mikrofonen mit Ohren und Antriebssystemen mit Muskeln fest, dass die technischen Komponenten immer besser waren. So sind beispielsweise auch Skelettkonstruktionen des Roboters aus Karbon deutlich fester als menschliche Knochen. Allerdings, so räumen die Forscher ein, fehle dabei die Selbstheilungsfunktion. Aus mechanischer Sicht sei die technische Variante der menschlichen aber "klar überlegen".
Weniger gut schneiden humanoide Roboter gegenüber den Menschen bei der Fortbewegung ab. Humanoide Roboter können zwar gehen und laufen, allerdings in Relation zur Körpermasse, zum Gewicht und Energieverbrauch fällt die Bilanz schlechter aus. Vierbeinige Roboter, wie etwa der vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte Laufroboter Cheetah, können sich mit 6,1 m/s zwar schneller als ein joggender Mensch fortbewegen, benötigen allerdings mit 973 Watt auch reichlich Energie. Zudem erreicht Cheetah diese Werte nur unter Laborbedingungen. Der Mensch übertrifft den Roboter beim Laufen in Sachen Ausdauer "noch deutlich", sagen die Forscher.
Trotzdem können sich Roboter präziser bewegen. "Wenn es beispielsweise ums Balancieren auf einem Bein geht, kann der Roboter seine Gelenke problemlos versteifen, während beim Menschen alles ein bisschen wackelt – und deutlich mehr Energie kostet. Der Roboter kann zudem seine Gelenkwinkel exakt erkennen und Bewegungen sehr genau wiederholen – das ist schon beeindruckend und erinnert etwas an Karate Kid", sagt Riener.
Sobald es um verschiedene Fortbewegungsarten geht, schwächeln Roboter weiter. Sie können nur wenige verschiedene Bewegungen wie etwa Schwimmen, Kriechen oder Springen durchführen. Der Mensch dagegen ist in der Lage, all diese Bewegungen auszuführen und auch mit anderen zu kombinieren – etwa beim Fußballspielen beim Dribbeln.
Beim Greifen von Gegenständen schneiden die Roboter im Vergleich zum Menschen ebenfalls nicht gut ab. Sie können zwar schnell Gegenstände aufnehmen, aber nicht so gut mit ihnen umgehen wie der Mensch. Die Nachahmung der manipulativen Fähigkeiten einer menschlichen Hand mit seinen haptischen Fähigkeiten, kann maschinell noch nicht so gut abgebildet werden.
Humanoide Roboter mit Defiziten
Humanoide Roboter haben noch viele Defizite. Zwar verfügen sie über die technisch besseren Komponenten, allerdings sei es noch nicht möglich, deren Potenzial auszuschöpfen und daraus Roboter zu bauen, die leistungsfähiger als der Mensch sind. Dazu müssten "systemtechnische und regelungstechnische Anstrengungen" unternommen werden, um die vorhanden leistungsfähigen Komponenten besser miteinander zu verbinden.
"Unsere menschgemachten Umgebungen sind jedoch sehr komplex und es ist deshalb nicht so einfach, dass Roboter in dieser Umgebung autonom und fehlerfrei funktionieren. Aber ich bin zuversichtlich, dass es uns bald gelingen wird, mit den vorhandenen, leistungsfähigen, technischen Komponenten intelligentere Roboter zu bauen, die besser mit uns Menschen interagieren können", schaut Riener optimistisch in die Zukunft.
(olb)