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Die Roboter-Herausforderung von DARPA kann Roboter ausrüsten, um eines Tages unter uns zu gehen
Nur wenige Menschen müssen sich jemals mit einem zerstörten Kernreaktor auseinandersetzen, aber diese Fähigkeit könnte sich als wichtig für die Entwicklung intelligenterer Roboter erweisen.
Ein Atlas-Roboter von Boston Dynamics wird vom Team des Worcester Polytechnic Institute bei der ersten DARPA Robotics Challenge bedient.
In Pomona, Kalifornien, werden diese Woche 25 der fortschrittlichsten humanoiden Roboter der Welt an einem Wettbewerb teilnehmen, der von der Herausforderung inspiriert ist, einen Kernreaktor zu stabilisieren, aus dem gefährliches radioaktives Material austritt. Teams von Universitäten in den USA sowie Japan, China und Europa bringen Roboter mit, die unter anderem versuchen werden, über Trümmerhaufen zu gehen, Leitern zu erklimmen, Elektrowerkzeuge zu bedienen und Buggys zu fahren. Jede Herausforderung ist von etwas inspiriert, das möglicherweise dazu beigetragen hat, das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi in Japan zu stabilisieren, nachdem es 2011 durch ein Erdbeben beschädigt wurde.
Dasjenige Team, das die meisten Aufgaben innerhalb der vorgegebenen Zeit bis zum Ende des Wettbewerbs erledigt, erhält ein beachtliches akademisches Lob. Aber die als DARPA Robotics Challenge (DRC) bezeichnete Veranstaltung könnte auch Auswirkungen auf die gesamte Robotikindustrie haben, indem sie die Entwicklung von Techniken fördert, die es Robotern ermöglichen, sich in komplizierten und chaotischen Umgebungen zuverlässig und schnell zu verhalten. Die Veranstaltung ist der zweite Teil einer zweistufigen Veranstaltung, die von der U.S. Defense Advanced Research Projects Agency organisiert wird, einer Abteilung des Verteidigungsministeriums, die mit der Erforschung weit entfernter Technologien beauftragt ist. Die erste Etappe fand im Dezember 2013 in Miami statt, wo die Roboter den gleichen Herausforderungen gegenüberstanden und langsamere Teams eliminiert wurden.
Viele der Fähigkeiten, die die Roboter benötigen – insbesondere Sehvermögen, Gleichgewicht und Objektmanipulation – sind für unzählige alltägliche Aufgaben von grundlegender Bedeutung. Die Veranstaltung könnte also direkt zu leistungsfähigeren Fertigungsrobotern führen und vielleicht den Fortschritt hin zu Maschinen vorantreiben, die in Krankenhäusern oder im Haushalt helfen können.
Jerry Pratt , Senior Research Scientist am Institute for Human and Machine Cognition in Florida, leitet eines der erfolgreichsten Teams der letzten DARPA-Challenge. Er sieht die Veranstaltung nur als den Anfang einer viel größeren Anstrengung, Maschinen nützlicher zu machen. Roboterfähigkeiten, die nützlich sein werden, umfassen Dinge wie das Beladen einer Spülmaschine, das Waschen von Wäsche, das Zubereiten von Speisen, das Reinigen eines Hauses und das Inspizieren einer Fabrik, sagt Pratt. Viele dieser Aufgaben erfordern Fähigkeiten, die über die des DRC hinausgehen, und die Umgebungen werden viel weniger strukturiert sein. Aber das DRC stellt die ersten Schritte dar, um diese Ziele zu erreichen.
Viele der Roboter, die in Pomona gezeigt werden, verwenden Techniken zum Balancieren und Gehen, die erst kürzlich aus Forschungslabors hervorgegangen sind. Einige werden auch einen hochmodernen Ansatz des maschinellen Lernens verwenden, der als Deep Learning bekannt ist, um Objekte genau zu identifizieren und sie sicher zu erfassen.
Obwohl Roboter in einigen Branchen alltäglich sind, arbeiten diese Maschinen nur in sehr kontrollierten und reglementierten Umgebungen. In einer ungewohnten Umgebung, die Improvisation und Anpassung erfordert, kann etwas so scheinbar Einfaches wie das Aufheben einer Tasse von einem Tisch für einen Roboter sehr schwierig sein. Die robuste Interaktion mit Objekten in der realen Welt ist immer noch eine große Herausforderung, sagt Richard Mahoney, Direktor des Robotik-Programm beim SRI , ein Forschungsunternehmen mit Sitz in Menlo Park, Kalifornien. Damit Roboter in persönlichen Umgebungen eingesetzt werden können, müssen sie mit der Variabilität unserer alltäglichen Umgebung umgehen können.
Die in Pomona gezeigte Hardware wird sicherlich weitaus teurer sein als die meisten Industriesysteme, ganz zu schweigen von bestehenden Heimrobotern wie dem Roomba-Staubsauger. Ein humanoider Roboter namens Atlas, der von mehreren beteiligten Teams eingesetzt wird, kostet mehr als eine Million Dollar. Atlas wurde mit militärischer Finanzierung von einem Unternehmen namens Boston Dynamics entwickelt, das zu mehreren Robotikunternehmen gehörte, die kurz vor der ersten DARPA-Veranstaltung von Google übernommen wurden (siehe Google’s Robot Recruits Dominate DARPA’s Rescue Challenge). Das Interesse von Google an der Robotik spiegelt möglicherweise die Überzeugung wider, dass viel leistungsfähigere Roboter nicht weit entfernt sind.
Bei der Pomona-Veranstaltung werden Roboter ferngesteuert, aber sie müssen zu einer gewissen Autonomie fähig sein. Ein Roboter könnte beispielsweise angewiesen werden, ein bestimmtes Objekt zu greifen, aber er könnte dann seine eigene Strategie dafür formulieren. Dieser gemischte Ansatz dient teilweise der Geschwindigkeit, ist aber auch erforderlich, weil Kommunikationsverbindungen gedrosselt und gelegentlich abgeschaltet werden (um die durch ein Strahlungsleck verursachte Funkstörung zu simulieren). Anspruchsvollere Fertigungsroboter könnten auch eine Teilautomatisierung verwenden.
Mahoney glaubt, dass weitaus fortschrittlichere Roboter auf dem Weg sind, teilweise dank der von der DARPA-Herausforderung vorangetriebenen Forschung, aber auch wegen der Nachfrage nach flexibleren Robotern in der Industrie. Ich denke, die Fertigung ist wirklich der Brückenkopf für die Dienstleistungsbranche, sagt er. Wir werden sehen, dass Roboter in den nächsten fünf Jahren beginnen werden, einfache Aufgaben in Serviceumgebungen zu erledigen, sagt er.
Bis ausgeklügelte Roboter im Haushalt helfen, könnte es allerdings noch eine Weile dauern. Pratt sagt, dass Roboter einen viel besseren Tastsinn entwickeln müssen und viel sicherer und billiger sein müssen, bevor das passieren könnte. Das wird passieren, sagt er. Wir leben im Jahrhundert des humanoiden Roboters. Aber die große Frage ist, in welchem Jahrzehnt [wird es passieren]?