Doch die Zeiten, in denen die Service- Robotik sich ausschließlich im Bereich der universitären Forschung abgespielt hat, sind längst vorbei. So vermarktet beispielsweise die Firma Polysius bereits ein vollautomatisches Laborautomationssystem zur Qualitätssicherung im Zement-Herstellungsprozess. Audi forscht intensiv an Service-Robotern für die Teilekommissionierung in der Automobilindustrie. Die US-amerikanische Firma Harris nutzt Serviceroboter zur Bombenentschärfung und Infineon Technologies überwacht mit deren Hilfe die Luftqualität in Reinräumen.

Ungeachtet dieser Positivbeispiele sind prominente Kenner der Szene durchaus selbstkritisch. So zum Beispiel Prof. Dr. Henrik I. Christensen, Inhaber des Robotiklehrstuhls „Kuka Chair of Robotics“ an der Technischen Hochschule Georgia Tech in Atlanta. Seiner Meinung nach sei bei bisherigen Entwicklungen der Markt ignoriert worden. Lösungen seien zwar technologisch ausgereift, für reelle Anwendungen jedoch schlicht zu teuer. Er plädiert daher für einen Wechsel von der technologiegetriebenen Forschung hin zu markt- und preisorientierten Entwicklungen. Wenn Kostendimensionen eingehalten würden, so Christensen, könnten Service-Roboter ihreMärkte umfassend erschließen.

Für Haushaltsroboter hält Christensen 200 bis 300 US-Dollar für realistisch, im Gesundheitswesen liegt die Kostengrenze seiner Einschätzung nach bei rund 10.000 Dollar. Ebenso bedeutend seien anwenderbeziehungsweise verbraucherorientierte Schnittstellen, über die sich die Roboter auch von Robotik-Laien bedienen lassen. Zudem empfiehlt der Experte, Service-Roboter gezielt für spezielle Anwendungen zu konstruieren. Somüsse im Gesundheitswesen der Fokus eher auf Manipulation und Navigation gelegt werden, in der Logistik hingegen seien Zykluszeiten unter sechs Sekunden sowie robuste und flexibel einsetzbare Greifer wichtig.

Standards sind gefordert

Aktuelle Anwendungsbeispiele zeigen, dass gerade standardisierte Plattformen und Komponenten ideale Voraussetzungen bieten, um sowohl wirtschaftlich als auch qualitativ ausgereifte Lösungen zu entwickeln. Das gilt für Leichtbauarme oder flexibel einsetzbare Greifer ebenso wie für mobile Plattformen oder Steuerungen. Firmen wie etwa Schunk bieten mittlerweile modulare Baukästen mit Komponenten von der industrietauglichen Greifhand bis zum modularen Leichtbauarm an. Ein weiteres Beispiel ist das Ilmenauer Unternehmen Metralabs, das sich auf mobile Plattformen spezialisiert hat, die innerhalb von Betrieben frei und kollisionsfrei navigieren können und sich für die Intralogistik ebenso eignen wie für die Messung der Kontamination in Reinräumen.

Und auch in Sachen Steuerung hat sich in letzter Zeit viel getan: So hat beispielsweise die österreichische Firma Keba mit Sitz in Linz eine neue Steuerung für Leichtbauarme entwickelt, mit der sich der Aufwand für die Programmierung von Leichtbauarmen von mehreren Wochen auf einen halben Tag reduziert. „Auch wenn die Steuerung bisher noch nicht von Laien bedienbar ist, sind dennoch bereits rund 30% auf dem Weg zu diesem Ziel gegangen“, sagt Dr. Michael Garstenauer von Keba. Aktuell arbeitet das Unternehmen an einer intuitiven Steuerung mit dem Namen „Direct Move“. Diese ähnelt in der Handhabung der Bedieneinheit der populären Spielekonsole Wii. Statt Tasten und Koordinatensystem zeigt der Bediener mit einer Art Fernsteuerung nur noch Richtung und Orientierung der Armbewegung an.

Die Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) arbeiten ebenso intensiv an anwenderfreundlichen Software-Lösungen. Für die Hardware-Plattform „Care-O-bot 3“ entwickelte das Institut einen offenen Hardwaretreiber für den Leichtbauarm LWA-3 von Schunk. Der Treiber ersetzt die aufwendige Modellierung einer kollisionsfreien Armbewegung. Zudem ermöglicht eine Simulation die Visualisierung der Bewegungsabläufe, so dass Entwicklungen und Tests sogar ohne reale Hardware möglich sind. Generell sollen künftig verbindliche Industriestandards – von der ISO-Norm über die CE-Kennzeichnung bis hin zu nationalen Standards, wie sie derzeit etwa in Südkorea entwickelt werden – den Marktzugang für Service-Roboter erleichtern. Eine erste Grundlage hierfür liefert bereits die Sicherheitsnorm DIN ISO EN 10218-1 (Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen), in der Standards für eine Mensch-Roboter-Kooperation im industriellen Umfeld definiert wurden. Hierzu zählt beispielsweise, wie schnell sich Baugruppen bewegen dürfen und wie sie gegen unbeabsichtigtes Bewegen abgesichert sein müssen.

Auch der Mensch passt sich an

Dass sich nicht nur Serviceroboter dem Menschen anpassen müssen, sondern auch der Mensch sein Verhalten ändert, wenn Service-Roboter zur Anwendung kommen, zeigen aktuelle Forschungen aus Großbritannien. Prof. Kerstin Dautenhahn von der Universität Herfordshire untersucht in einem „Robot-House“ wie sich Roboter im häuslichen Umfeld einsetzen lassen. Dabei hat sich gezeigt, dass Menschen keineswegs naiv agieren, sondern sich an den Roboter, dessen Eigenarten und Möglichkeiten anpassen. Von ähnlichen Ergebnissen berichtet Prof. Paolo Dario von der Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa. In Feldversuchen setzt er Service-Roboter bereits in der italienischen Kleinstadt Peccioli ein, wo autonome Roboter zur Müllentsorgung und zur Straßenreinigung genutzt werden. Hier ändern die Menschen gleichfalls ihr Verhalten abhängig von den Möglichkeiten, die der Service-Roboter bietet.

Alles in allem gehen die Experten davon aus, dass sich mit einem Boom der Service-Robotik neue Betätigungsfelder in deren Umfeld entwickeln. So sieht Prof. Alois Knoll von der Technischen Universität München in der Service-Robotik ein großes Potenzial für Systemintegratoren. Spezialisiert auf einzelne Anwendungsgebiete, könnten sie künftig die Lücke zwischen Herstellern und Anwendern schließen. Seiner Überzeugung nach steckt gerade in der Systemintegration ein erheblicher Teil der Wertschöpfung.

Ein weiteres Betätigungsfeld hat Dr. Amos Albert von Bosch identifiziert. Seiner Ansicht nach wird es in Zukunft immer mehr teilautonome Service-Roboter geben. Fehlt ihnen eine eigene Lösungsstrategie, können sie von einem zentralen Support unterstützt werden. Sogenannte „Click- Worker“ ließen sich ähnlich einem Call-Center organisieren. Sie schalten sich bei Bedarf auf den Roboter auf, lösen das Problem und entlassen den Roboter anschließend wieder in seine Autonomie. Noch weiter geht ein Konzept von Dr. Markus Waibel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Er forscht an einem zentralen Wissensspeicher, in dem unzählige Daten, Modelle, Anwendungen und Programme hinterlegt sind, welche die Roboter bei Bedarf selbstständig abrufen können. Der Gedanke dahinter ist verblüffend einfach: Sämtliche angeschlossenen Roboter, Entwickler und Systemintegratoren nutzen gemeinsam einen Pool mit erfolgreichen Lösungsstrategien und stellen ihrerseits selbst entwickelte Strategien in das System ein.

Service-Robotik auf Facebook

Als ein auf dem Gebiet der modularen Robotik stark engagiertes Unternehmen veranstaltet die Firma Schunk jährlich die „Expert Days on Service Robotics“. Um zusätzlich hierzu die Vernetzung innerhalb der Service-Robotik-Community weiter zu intensivieren, hat das Unternehmen aus Lauffen am Neckar unter expertdays.schunk.com/facebook eine Facebook-Gruppe eingerichtet. Diese steht allen interessierten Unternehmen und Forschungseinrichtungen offen.