Menschengemachte Evolution: Roboy 2.0 definiert die Zukunft der Robotik (FOTO)

München (ots) -

Der menschliche Körper ist - aus der Sicht eines Roboters
betrachtet - ein Meisterwerk: agil, dynamisch, flexibel und trotzdem
stark. Wunden heilen sich von selbst und in der Benutzung ist er
völlig geräuschlos. Ein über Millionen von Jahren perfektioniertes
Skelett erlaubt ihm den aufrechten Gang, das komplexe Zusammenspiel
zahlloser Muskeln, Sehnen und Gelenke geschicktes und filigranes
Arbeiten mit den Händen.

Von dieser Höchstleistung der Evolution sind Roboter zum jetzigen
Zeitpunkt noch weit entfernt. Ein Entwicklerteam des non-profit
Projektes Roboy aus München hat sich aber das Ziel gesetzt, einen
Roboter zu entwickeln, der dem Menschen im gesamten Auftreten so nahe
wie möglich kommen soll.

Roboy 2.0 (sprich Roboy two-oh) ist ein interdisziplinäres
Grundlagenforschungsprojekt mit einem ziemlich ambitionierten
Entwicklungsplan.

"Unser Ziel ist es, einen humanoiden Roboter zu konstruieren, der
genau so funktional ist wie der menschliche Körper", erklärt Rafael
Hostettler, Leiter des Roboy Projekts. "Er soll sich nicht nur
bewegen können wie ein Mensch, sondern auch sehen, hören und
interagieren können wie wir."

Interdisziplinäre Teams entwickeln gemeinsam ein komplexes Modell

Deshalb vereint das Team mit über 100 Studierenden, Doktoranden
und Absolventen der Technischen Universität München Experten aus den
verschiedensten Fachbereichen. Gemeinsam arbeiten sie mit einem
internationalen Netzwerk von Wissenschaftlern schon seit Jahren an
der Entwicklung des humanoiden Roboters. Das Royal Institute of
Technology in Stockholm (Neuroprothetik), die Chinese University of
Hong Kong (Algorithmik zur Ansteuerung des Roboters), Oxford
University (Belastung von künstlichen Sehnen während deren Wachstums)
und natürlich die Technische Universität München (Robotik &
Echtzeitsysteme, Produktentwicklungsmethoden) sind zum Beispiel
ständige Kooperationspartner.

In der aktuellen Entwicklungsstufe kann Roboy bereits auf einem
Rad in die Pedale treten, Personen erkennen und einfache Gespräche
führen. Schon im Herbst soll er dann Xylophon spielen - eine aufgrund
der benötigten Dynamik für Roboter besonders komplexe Aufgabe - im
nächsten Jahr bereits Eis verkaufen können. 2020 soll er in der Lage
sein, grundlegende medizinische Diagnostiken durchzuführen. Die
gesamte Forschung ist Open Source und schafft Grundlagen in Robotik,
Künstlicher Intelligenz und audiovisueller Datenverarbeitung.

"Sparen wir in der Hand ein paar Gramm, purzelt das Gewicht in der
Hüfte"

Auch der Aufbau, das Gewicht und die Beschaffenheit der
knochenähnlichen Bauteile spielen in diesem Zusammenhang eine
wichtige Rolle. So bilden die Ingenieure mit innovativen Methoden wie
3D-Druck oder Generativem Design - sprich der Gestaltung eines
Objekts mithilfe eines zuvor programmierten Algorithmus und
Künstlicher Intelligenz in einer Cloud - Knochen, Muskeln und Sehnen
nach, anstatt, wie im Roboterbau sonst üblich, Gelenke mit Motoren
lediglich zu ersetzen.

Für die Entwicklung von Roboy 2.0 nutzt das Team Autodesk Fusion
360 mit Generativem Design. Das erlaubt den Wissenschaftlern im
sogenannten generativen Designprozess, das Gewicht wichtiger Bauteile
des Roboters deutlich zu reduzieren und die Stabilität gleichzeitig
zu erhalten.

"Sparen wir in der Hand ein paar Gramm Gewicht, reduzieren sich
die Kräfte, die die Hüfte aushalten muss und wir können sie
dementsprechend leichter machen", so Hostettler. "Dadurch können wir
wiederum bei allen weiteren Komponenten Gewicht sparen, was Roboy
noch agiler macht." Kein Selbstzweck, denn Roboy soll langfristig
selbstständig Laufen lernen. Für die ersten Schritte ist ein leichter
und trotzdem stabiler Stand Pflicht.

Bei Roboy 2.0 wird Generatives Design aktuell in der Hüfte
angewandt. Das Team brauchte dank Berechnungen in der Cloud nur drei
Tage für die Entwicklung der ersten Prototypenversion. Als nächste zu
überarbeitende Teile sind die Kopfschale und die Motorgehäuse in
Planung. Mittelfristig soll so sogar die Wirbelsäule mit den
beweglichen Elementen des Roboters optimiert werden.

Eine internationale Arbeitsplattform als Schlüssel zum Erfolg

Autodesk Fusion 360 dient den Forschern bei all dem nicht nur als
Design- und Arbeitsplattform, sondern ermöglicht ihnen darüber hinaus
Kollaboration über Standort- und Ländergrenzen hinweg. Das Tool wurde
als eine agile Arbeitsumgebung entwickelt, das es den Forschern
ermöglicht in extrem kurzen Entwicklungszyklen, so genannten Sprints,
zu arbeiten. Alte Versionen können so schnell wiederhergestellt oder
zwei Optionen parallel geprüft werden. Agile Methoden helfen hierbei,
in dem sie eine hierarchiefreie Kommunikation etablieren und schnelle
Interaktion mit Prototypen erlauben. Die einzelnen Projektgruppen
können so sehr schnell auf Veränderungen reagieren.

3D-Druck sorgt für zügige Entwicklungsschritte

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Autodesk Fusion 360 ist
die direkte Eignung der darin erstellten Designs für
3D-Druckverfahren. In Fusion erstellte Dateien müssen nicht erst
langwierig für den Druck aufbereitet werden, sie lassen sich
stattdessen direkt in 3D-gedruckte Objekte umsetzen. Bei Roboy 2.0
sind fast alle Teile lasergesintert, d. h. in kunststoffähnlichen
Materialien 3D-gedruckt.

"Klassische Frästeile benötigen etwa sechs bis acht Wochen
Lieferzeit, eine Ewigkeit in der agilen Produktentwicklung", erklärt
Hostettler. "In diesem Zeitraum haben wir bereits drei bis vier neue
Produktvarianten entwickelt."

Ein weiterer Vorteil: Die Geometriefreiheit des 3D-Drucks erlaubt
es dem Team, Bauteile so zu designen, wie sie sein sollten, nicht wie
sie aufgrund von Fertigungshemmnissen erstellt werden müssen. Die
werkzeugfreie Herstellung spart darüber hinaus Zeit und Kosten.

Roboy 2.0 liefert medizinische Erkenntnisse

Roboy 2.0 ist ein faszinierendes Beispiel für menschlichen
Entwicklungsgeist. Auch wenn der Roboter selbst heute insgesamt
primär noch der Grundlagenforschung dient, so haben die im Zuge der
Entwicklung gewonnen Erkenntnisse schon heute Auswirkungen auf
zahlreiche andere Sparten. Das Projekt findet Anwendung in der
Mensch-Roboter-Kollaboration. Auch für die Entwicklung innovativer
Prothesen oder Exoskelette hat das Projekt unschätzbaren Wert.
Neurowissenschaftler verstehen mit Hilfe der im Projekt Roboy 2.0
gewonnen Erkenntnisse besser, wie der menschliche Körper das
Zusammenspiel von über 600 Muskeln koordiniert.

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