Maschinen am Limit Ikea-Möbel zu bauen, fällt auch Robotern schwer

Anleitungen für Ikea-Möbel - wer hasst sie nicht? Forscher haben nun Roboterarme mit der Montage betraut - und selbst die Hightech-Geräte hatten zunächst Probleme. Obwohl es nur um einen Stuhl ging.

Zwei Roboter bauen einen Stuhl
REUTERS/ NTU/Handout

Zwei Roboter bauen einen Stuhl


Irgendwie könnten einem die beiden Roboter fast leidtun, die die Forscher um Quang-Cuong Pham von der Nanyang Technological University in Singapur da vor einiger Zeit an die Arbeit geschickt haben. Die Maschinen sollten nämlich etwas tun, was auch viele Menschen schon hat verzweifeln lassen: Sie sollten Ikea-Möbel zusammenbauen. Ja, richtig gelesen - Ikea-Möbel.

Es geht um die Frage, wie und wo Roboter in Zukunft arbeiten

Für die Wissenschaft, die sich oft - sagen wir im Bereich der Teilchenphysik - mit theoretischen, eher schwer fassbaren Problemen beschäftigt, ist das eine verblüffend lebensnahe Fragestellung. Und es ist eine, deren erfolgreiche Beantwortung unser aller Leben verbessern könnte.

Im Fachmagazin "Science Robotics" berichten die Wissenschaftler von ihren Ergebnissen. Auch wenn die Sache zunächst vielleicht etwas spaßig klingt, hat die Forschung in Wahrheit einen ernsten Hintergrund: Es geht um die Frage, wie - und auch wo - Roboter in Zukunft arbeiten werden. Nur abgeschottet in Fabriken, wo jedes Teil, jedes Werkzeug auf den Zentimeter genau an immer derselben Stellen liegen muss - oder auch im "echten" Leben, wo Dinge eben nicht immer normiert sind.

Zum Start ihrer Arbeiten mussten die Forscher zunächst selbst basteln. Sie statteten zwei gewöhnliche Industrie-Roboterarme mit Parallelgreifern, Kraftmessern und 3D-Kameras aus. Erst dann waren die Maschinen bereit für die Aufgabe: Sie sollten in etwa 20 Minuten einen Stuhl zusammensetzen.

Chef und Assistent arbeiten gemeinsam

Und zwar gemeinsam. Denn das Möbelstück sollte, wie bei vielen Ikea-Anleitungen üblich, zu zweit aufgebaut werden. Die beiden Maschinen mussten ihre Aktionen miteinander koordinieren. Die Forscher machten einen der Roboter zum Chef, den anderen zum Assistenten. Beide mussten sämtliche Bewegungen nachvollziehen, um Zusammenstöße zu vermeiden.

Wenn zwei Teile miteinander verzapft werden sollten, hielt der Assistent das eine Teil. Der Chef nahm einen Zapfen, positionierte ihn mittels Kamera über dem richtigen Loch - und drückte ihn dann mit geeignetem Kraftaufwand hinein.

"Dies ist eine Herausforderung, da Industrieroboter, die auf präzise Positionierung ausgelegt sind, schlecht ihre Kräfte regulieren können", schreiben die Ingenieure. Dennoch gelang es ihnen, ohne Spezialanfertigungen auszukommen: Alle verwendeten Komponenten können im Handel erworben werden. Zum Steuern der Roboter verwendeten die Forscher eine freie Software.

Schwieriger Start

Die ersten Versuche verliefen nicht fehlerfrei: Mal ging der Zapfen daneben, mal fiel ein nicht fertig gestecktes Teil um. Schließlich aber schafften es die Roboter, den Stuhl in einem Durchgang aufzubauen. In drei Sekunden hatten sie die Positionen der benötigten Teile in der Umgebung bestimmt, etwa elf Minuten brauchten sie, um die Bewegungen zu planen. Dann setzten sie den Stuhl in knapp neun Minuten zusammen.

"Es gibt noch eine wichtige Einschränkung", schreibt die Gruppe um Wissenschaftler Pham allerdings: "Obwohl alle Schritte automatisch geplant und kontrolliert wurden, war ihre Reihenfolge fest programmiert." Der Versuch zeigt nach Auffassung der Wissenschaftler, dass Industrieroboter auch in einer wenig strukturierten Umgebung außerhalb von Fertigungsstraßen eingesetzt werden können.

"Diese Fähigkeit könnte das volle Potenzial der Robotik entfalten", schreiben Pham und Kollegen. Als Beispiele nennen sie die Elektronikfertigung, den Flugzeugbau, die Logistik oder allgemein Bereiche mit häufigen Wechseln und kleineren Stückzahlen, "in denen hochentwickelte, starre Fertigungslinien nicht realisierbar sind".

Ach ja, die Forscher können sich tatsächlich vorstellen, dass durch die Weiterentwicklung der künstlichen Intelligenz Roboter eines Tages - auch ohne weitere Programmierung - Möbel anhand der Bauanleitung montieren können. Die Welt wird tatsächlich besser.

chs/dpa

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