TidyBot++: Haushaltsroboter putzt, räumt auf und pflegt Pflanzen
Haushaltsroboter müssen nicht humanoid aussehen. Ein einfacher Roboterarm auf einer mobilen Plattform kann schon ausreichen. Allerdings muss er lernen können.
Der TidyBot++ kann nicht nur aufräumen, sondern auch Pflanzen gießen.
(Bild: Jimmy Wu)
Ein Wissenschaftsteam der Stanford University, Priceton University und des Logistikroboterspezialisten Dexterity haben mit TidyBot++ einen hypermobilen Haushaltsroboter entwickelt, der durch Nachahmungslernen die DurchfĂĽhrung neuer Aufgaben erlernen kann. Der Roboter kann zudem dazu verwendet werden, Trainingsdaten zu sammeln, um dadurch neue Algorithmen fĂĽr das Nachahmungslernen zu erstellen.
TidyBot++ ist relativ einfach aufgebaut, wie die Studie "TidyBot++: An Open-Source Holonomic Mobile Manipulator for Robot Learning" zeigt, die auf Arxiv erschienen ist. Den mobilen Teil für den Antrieb des Roboters bildet eine holonomische Basis, die motorisierte Lenkräder verwendet. Diese Technik ermöglicht es dem Roboter, in allen Richtungen sehr präzise zu manövrieren – ähnlich wie ein Bürostuhl. Das ist für einen Haushaltsroboter wichtig, um sich in engen Räumen zur Durchführung von Aufgaben genau positionieren zu können. Dadurch kann TidyBot++ seine Aufgaben effizienter erledigen, ohne dabei seine Position immer wieder neu nachjustieren zu müssen.
Auf der mobilen Basis ist ein einfacher Rahmen aus Aluminiumprofilen aufgebracht. Der Rahmen ist einfach zu bauen und kostengünstig. An ihm können mehrere Roboterarme und die passende Sensorik befestigt werden. In der ersten Version nimmt er lediglich einen einzelnen Kinova-Roboterarm mit acht Freiheitsgraden auf. Die Plattform trägt außerdem die Batterien und die Steuerungselektronik der Teleoperationsschnittstelle zur Fernsteuerung des Roboters.
Lernen durch Nachahmung
Zum einfacheren Anlernen neuer Aufgaben wird der Roboter intuitiv über die Bewegungen eines Mobiltelefons gesteuert. Ein Mensch kann so die nötigen Bewegungen für eine Aufgabe durchführen, die der Roboter dann über das Sammeln von Trainingsdaten und dann durch Nachahmungslernen umsetzen kann.
Hier sehen die Wissenschaftler auch das größte Potenzial des TidyBot++. Sie denken, dass der Roboter dazu beitragen kann, hochwertige Trainingsdaten zu sammeln, um damit KI-Algorithmen für die Robotik durch Nachahmungslernen zu trainieren. Das muss sich dann nicht nur auf Haushaltsaufgaben beschränken, sondern das kann auch industrielle Aufgaben umfassen.
In der Praxis haben sich die Wissenschaftler zunächst darauf beschränkt, TidyBot++ auf eine Mitarbeit im Haushalt zu trainieren. So kann der Roboter etwa bereits eine Spülmaschine beladen, Tische abwischen und den Müll wegräumen. Auch das Gießen von Pflanzen soll der Roboter beherrschen.
Weitere Forschungen
In Zukunft sollen seine Fähigkeiten im Rahmen weiterer Studien ausgebaut werden. Den Roboter wollen die Forscher auch hardwaremäßig weiter ausbauen. So sollen etwa weitere Sensoren zur Umgebungserkennung und weitere Roboterarme, die zusammenarbeiten können, eingebaut werden. Mit mehreren Armen könnte der Roboter auch sein Aufgabenspektrum stark erweitern, etwa für Aufgaben, die mindestens zwei Arme erfordern. Das verteuert den Roboter dann aber. Bisher belaufen sich dessen Herstellungskosten auf unter 6000 US-Dollar.
Weitere geplante Forschungsansätze sind ein automatisiertes Verfahren, um große Datensätze zum Erlernen komplexer Manipulationsstrategien zu sammeln und eine Möglichkeit, mehrere Roboter im Kollektiv arbeiten zu lassen.
(olb)