Fraunhofer-Serviceroboter mit Schunk-Technik

Vom Butler zum Gentleman

| Redakteur: Silvano Böni

Mit seiner zuvorkommenden, freundlichen und sympathischen Art verhält sich Care-O-bot 4 wie ein echter Gentleman.
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Mit seiner zuvorkommenden, freundlichen und sympathischen Art verhält sich Care-O-bot 4 wie ein echter Gentleman. (Bild: Fraunhofer IPA)

Freundlich und sympathisch. Unsichtbar, wenn man ihn nicht braucht. Tag und Nacht auf Abruf. Der Butler von morgen heisst «Care-O-bot 4» und wurde vom Fraunhofer IPA in Stuttgart entwickelt. Modular aufgebaut ermöglicht der Serviceroboter unterschiedlichste Konfigurationen und vielfältige Einsatzszenarien.

«Mit seinem hohen Standardisierungsgrad ist Care-O-bot 4 ein Meilenstein im Bereich der mobil einsetzbaren Serviceroboter», unterstreicht Henrik A. Schunk, geschäftsführender Gesellschafter der Schunk GmbH & Co. KG. Sowohl die Armgelenke als auch die 1-Finger-Hand des Roboters stammen aus dem standardisierten Modulprogramm für mobile Greifsysteme von Schunk. «Da Servicerobotiklösungen in der Regel mobil eingesetzt werden, müssen die Komponenten leicht, kompakt und energieeffizient sein», so Schunk weiter. «Genau für solche Einsätze in der Servicerobotik sind die mobilen Greifsysteme von uns konzipiert. Die Komponenten lassen sich in industriellen Anwendungen ebenso einsetzen wie in Mess- und Prüfapplikationen oder in Assistenzsystemen, die Menschen im Alltag unterstützen.»

Agil, modular und kosteneffizient

Während bei den Vorgängern des Care-O-bot 4 noch Grundlagen wie Objekterkennung oder sichere Navigation im Vordergrund standen, ist jetzt ein wichtiger Schritt in Richtung Kommerzialisierung gelungen. «Die vierte Care-O-bot-Generation ist nicht nur agiler, vielseitiger und charmanter als seine Vorgänger, sondern zeichnet sich auch durch den Einsatz kostendämpfender Konstruktionsprinzipien aus», sagt Projektleiter Ulrich Reiser, Gruppenleiter am Fraunhofer IPA. So besteht ein Grossteil des inneren Aufbaus aus Blechfaltkonstruktionen, die bereits bei geringen Stückzahlen kostengünstig zu fertigen sind.

Kostenoptimierte Lösungen durch Modularität

Sein modulares Konzept erlaubt die unterschiedlichsten Konfigurationen. Beispielsweise kann man auf einen Arm verzichten oder sogar beide Arme weglassen. Standardisierte Schunk-Powerball-ERB-Module werden als Armgelenke eingesetzt und lassen sich aufgrund ihrer kompakten Kugelform hervorragend integrieren. Die komplette Steuer- und Regelelektronik ist bei diesen Komponenten bereits in die Gelenkantriebe integriert. Position, Geschwindigkeit und Drehmoment sind flexibel regelbar. Da die Versorgungsleitungen für Greifer und Tools komplett im Inneren der Arme verlaufen, entfallen störende und fehleranfällige Kabel an der Peripherie. Dank integrierter Intelligenz, universellen Kommunikationsschnittstellen und Kabeltechnik für Datenübertragung und Spannungsversorgung können sie als einzelne Module oder komplett vorkonfiguriert als Powerball-Lightweight-Arm schnell und einfach in übergeordnete Einheiten, wie den Care-O-bot 4, eingebunden werden. Einzigartig ist in diesem Zusammenhang auch die 24-V-DC-Versorgung, mit der es möglich ist, die Module auch unabhängig vom Stromnetz ortsveränderlich oder sogar komplett mobil per Akku zu betreiben. Konsequenter Leichtbau und Torquemotoren gewährleisten einen geringen Energieverbrauch. Das senkt die Energiekosten, zahlt sich bei Akkubetrieb in Form langer Laufzeiten aus und ermöglicht die Verwendung kleinformatiger Batterien.

Unterschiedliche Varianten realisierbar

Auch die aufwendigen Kugelgelenke des Serviceroboters in Hals und Hüfte sowie viele der Sensoren sind optional. Geht es nur um das Servieren von Getränken, könnte man auch eine Hand durch ein Tablett ersetzen oder nur die mobile Basis als Servier- und Transportwagen nutzen. Die gezielte Anpassung an die jeweiligen Aufgaben schafft kostengünstige Lösungen. Viel Wert haben die Entwickler auf eine einfache Handhabung gelegt. Denn Nutzer sind nur dann bereit, sich von einem Roboter helfen zu lassen, wenn sie damit problemlos umgehen können. Über eine leicht zugängliche Interaktionsfläche am Kopf kann Care-O-bot 4 sowohl im Sitzen als auch im Stehen intuitiv bedient werden. Es ist selbstverständlich, dass man mit ihm auch durch Worte oder Gesten in Dialog treten kann – Kameras sowie Mikrofone dienen zur Sprach-, Personen- und Gestenerkennung. Dabei gibt er durch Gesten wie Nicken oder Kopfschütteln klar zu verstehen, ob er die Botschaft verstanden hat. Auch Lichteffekte und ein Laserpointer in der Hand dienen dem Informationsaustausch.

Gelungene Symbiose von Design und Engineering

«Care-O-bot 4 ist eine gelungene Symbiose von Design und Engineering, von Funktion sowie Emotion und verführt den Anwender schnell zur Interaktion», meint Andreas Haug, Geschäftsführer des an der Entwicklung beteiligten Designstudios Phoenix Design aus Stuttgart. Mit seiner schlanken Gestalt, den beiden seitlich angebrachten Armen und einer Art Kopf erinnert der Roboter an einen Menschen. Ein zu menschliches Aussehen war allerdings nicht erwünscht, weil das beim Nutzer «falsche Erwartungen wecken würde», so Ulrich Reiser. Menschlich sind nur seine «inneren Werte»: So hält er stets dezent Abstand, macht deutlich, was er verstanden hat und was er vorhat, beherrscht einfache Gesten und kann sogar Gefühle zeigen. Soziale Umgangsformen, das haben Untersuchungen gezeigt, sind unabdingbar für die Akzeptanz zukünftiger Nutzer. Während Care-O-bot 3 ein Butler war, ist sein Nachfolger ein Gentleman. <<

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