Transferprojekt entwickelt Roboter für MRK-Montagearbeiten

Vom Weltraum in die Produktionshalle

Das DFKI-Projekt TransFIT soll Robotersystemen den Infrastrukturaufbau im Weltraum ermöglichen und Einsatzoptionen im Bereich Industrie 4.0 eröffnen. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit rund 7,9 Millionen Euro gefördert. Ziel ist die Entwicklung robotischer Fähigkeiten, die die Ausführung komplexer Montagearbeiten autonom und zusammen mit dem Menschen ermöglichen.

Das Transferprojekt TransFIT will Roboter-Konzepte und Lösungen aus der Raumfahrt auf die industrielle Fertigung übertragen. (Bild: DFKI GmbH, Grafik: Meltem Yilmaz)

Im Mittelpunkt der Kooperation zwischen dem Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), der Universität Bremen und Siemens steht die Entwicklung von robotischen Lösungen für (teil-)autonome Anwendungen im Rahmen von Weltraummissionen. Ausgehend von den Ergebnissen des DFKI-Transferprojekts TransTerrA, bei dem die Exploration und Logistik für den Aufbau von Infrastruktur auf fremden Planeten betrachtet wurde, liegt beim Projekt TransFIT nun der Fokus auf dem Aufbau selbst. Das Vorhaben zielt auf die Übertragbarkeit der Projektergebnisse in terrestrische Anwendungen ab, insbesondere im Bereich Industrie. Gleichzeitig soll die Weltraumforschung von Lösungen profitieren, die für industrielle Anwendungen entwickelt wurden.

Flexible und intuitive MRK im Weltraumszenario

Um bei bemannten Missionen, bei denen sich Astronauten auf Planeten, Monden oder Asteroiden aufhalten, den Menschen nicht unnötig zu gefährden, ist der Einsatz von robotischen Systemen sinnvoll, z.B. beim Aufbau stationärer Lager, Unterständen und Laboren. Da Roboter komplexe Aufgaben jedoch nur bedingt autonom lösen und sich auch nur bedingt flexibel verhalten können, ist eine enge Zusammenarbeit mit den Astronauten notwendig. Im Zentrum steht daher die Umsetzung eines Kooperationsszenarios von Astronauten und Robotern, die gemeinsam eine Infrastruktur aufbauen. Ziel der Interaktion ist aber nicht nur die Aufgabenteilung, sondern auch, dass der Roboter aus der Unterstützung durch den Menschen lernt, um immer autonomer zu agieren und seine Einsetzbarkeit und Anpassbarkeit an die speziellen Anforderungen zu verbessern. Voraussetzung für die schnelle Anpassbarkeit des Verhaltens ist die Entwicklung einer einfach bedienbaren Steuerungssoftware, die schnelle Anpassungen vor Ort und während einer Mission ermöglicht. So können z.B. unvorhergesehene Montageleistungen, wie nicht eingeplante Reparaturen, statt von dem Roboter autonom auch in Zusammenarbeit mit dem Menschen durchgeführt werden. Im Szenario sollen ein Mensch und ein humanoider Roboter zusammen mit möglicher Unterstützung durch einen weiteren Astronauten über Teleoperation eine Montageleistung erbringen. Des Weiteren wird gezeigt, dass sich das Verhalten des Roboters sowohl über ein Interface zur teilautomatischen Erstellung von Montageanleitungen als auch durch Lernen von Fähigkeiten aus der Beobachtung des menschlichen Verhaltens anpassen lässt.

Transfer in den Kontext Industrie 4.0

Neben der Umsetzung des extraterrestrischen Kooperationsszenarios zielt TransFIT auf den Transfer der im Projekt entwickelten Technologien in terrestrische Anwendungen, konkret in die industrielle Fertigung und Produktion. Zu diesem Zweck entwickeln die Projektpartner unter Federführung von Siemens und auf Basis der im Projekt erarbeiteten Lösungen eine hochflexible und kooperative Montagezelle zur Fertigung komplexer Baugruppen, etwa von kompakten mechanischen oder elektromechanischen Geräten, die nach heutigem Stand durch rein manuelle Arbeit erfolgen würde. Die Zelle soll in der Lage sein, abstrakte Aufgabenspezifikationen autonom und ohne die Notwendigkeit einer detaillierten Programmierung in Zusammenarbeit mit einem menschlichen Werker umzusetzen.