Toyota Research Institute

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Machen Roboter bald den Abwasch?

Die nächsten Generationen von Alexa und Co bekommen Arme und Beine. Toyota erklärt, wie Roboter und Menschen künftig zusammenarbeiten. 
Toyota baut nicht nur Autos. Die Japaner engagieren sich auch stark im Bereich Robotics. Zuständig dafür ist das Toyota Research Institute (TRI). Professor Russ Tedrake hat auf der Robotics-Konferenz in Deutschland einen Roboter gezeigt, der demonstriert, wie moderne Roboter zukünftig in den Haushalt integriert werden könnten. Im Interview mit AUTO BILD erzählt Russ Tedrake, vor welchen Problemen die Wissenschaft momentan noch steht, wie sie gelöst werden können und wie in Zukunft Mensch und Roboter zusammenarbeiten.

AUTO BILD (AB): Können Sie in Prozent angeben, wie viele tägliche Aufgaben Roboter in Zukunft übernehmen werden?

Russ Tedrake (RT): Zu diesem Zeitpunkt ist eine Prognose nicht möglich. Die meisten Menschen wissen nicht, wie weit heutzutage die besten und modernsten Roboter davon entfernt sind, grundlegende Haushaltsaufgaben zu erledigen, die über die heutigen Roboter-Staubsauger hinausgehen. Die Herausforderung liegt in der Zuverlässigkeit. Es ist immer noch sehr schwierig, ein System zu entwickeln, das die Komplexität der häuslichen Umgebung bewältigt und dennoch garantiert, dass es (fast) immer korrekt funktioniert. Man könnte meinen, dass wir aufgrund des starken Einsatzes von Roboterarmen in Fabriken und der beeindruckenden Videos auf YouTube, die zeigen, was ein Roboter kann, davon ausgehen können, dass diese Roboter bereits zu Hause eingesetzt werden können. Im Gegensatz zur sterilen, kontrollierten und programmierbaren Umgebung der Fabrik ist das Haus jedoch unstrukturiert und vielfältig.

Roboter sollen nicht den Abwasch machen, können bald aber in anderen Bereichen des Haushalts helfen. 

Ein Haupthindernis für den Einsatz von Robotern in der Wohnung sind ungelöste Kernprobleme bei der Manipulation, die die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Wie ich diese Woche auf der Konferenz "Robotics: Science and Systems" in Deutschland vorgestellt habe, arbeitet das Toyota Research Institute (TRI) an der neuesten Manipulationsforschung, um diese ungelösten Zuverlässigkeitsprobleme anzugehen. Wir haben eine einzigartige Kombination von Robotikfähigkeiten verfolgt, die auf Präzision in einer unstrukturierten Umgebung ausgerichtet sind. Wie ich in meiner Präsentation gezeigt habe, verwenden wir einen Roboter, der Geschirr in eine Spülmaschine lädt, als Beispielaufgabe.
Unser Bestreben ist es nicht, einen Roboter zu entwerfen, der den Geschirrspüler belädt, sondern wir nutzen diese Aufgabe, um die Werkzeuge und Algorithmen zu entwickeln, die wiederum in vielen verschiedenen Haushaltstätigkeiten angewendet werden können. Das Beladen des Geschirrspülers ist eine sehr komplexe Aufgabe für einen Roboter, was ein wesentlich besseres Verständnis der Objekte erfordert.
Während unserer Forschung haben wir bedeutende Durchbrüche in Bezug auf die Robustheit (Fähigkeit, die Aufgabe über längere Zeiträume ohne Fehler immer wieder zu wiederholen) und den Einsatz der Simulation (die in der Robotik und Robotermanipulation historisch nicht machbar war) erzielt. Die Fortschritte von TRI zeigen, dass es nicht nur möglich ist, die Zuverlässigkeitsprobleme zu lösen, sondern dass wir uns auch dem Ziel nähern, fortschrittlichere Roboter zu Ihnen nach Hause zu bringen.

AB: Was wird ein Roboter niemals wie ein Mensch tun?

RT: Wie bereits erwähnt, ist Zuverlässigkeit die zentrale Hürde, an deren Überwindung wir arbeiten. Betrachten wir am Beispiel unserer Geschirrspüldemonstration folgendes:
• Was wäre, wenn Sie einen Roboter hätten, der Geschirr für Sie in die Spülmaschine laden könnte und er einmal pro Woche ein Geschirr zerbrechen würde?
• Oder was ist, wenn Ihr Kind eine Tasse "# 1 DAD!" Mit nach Hause bringt, die es im örtlichen Kunststudio gemalt hat, und der Roboter diese Tasse nach dem Abendessen in den Papierkorb wirft, weil er sie nicht als tatsächliche Tasse erkannt hat?
Dies sind Beispiele für die verbleibenden Zuverlässigkeitsprobleme. Wie nähern wir uns dem?
Unser Spülmaschinenladesystem basiert auf Stereokameras und fortschrittlichen Algorithmen, um Objekte in der Spüle wahrzunehmen. Dadurch erhält unser Roboter ein hohes Maß an Verständnis für die Objekte. Dies ist ein entscheidender Faktor, der es dem Roboter ermöglicht, eine Aufgabe zu erledigen. Durch unsere Tests sowohl in der Simulation als auch in der realen Welt finden wir immer noch neue Fehlerfälle, die wir angehen müssen.
Schon früh waren diese Fehler relativ leicht zu finden und zu beheben. Manchmal sind es Fehler des Simulators – im Simulator ist etwas passiert, was in der realen Welt niemals hätte passieren können – und manchmal sind es Probleme in unserer Wahrnehmung oder beim Erfassen von Algorithmen. Wir müssen sie alle reparieren.
Während wir diesen Weg zur Robustheit fortsetzen, werden die Fehler immer seltener und subtiler. Die Algorithmen, mit denen wir diese Fehler finden, müssen ebenfalls weiterentwickelt werden. Der Suchraum ist so groß und die Leistung des Systems so differenziert, dass das effiziente Auffinden der Einzelfälle zu unserer zentralen Forschungsaufgabe wird.
Der nächste Teil unserer Arbeit, an dem noch viel geforscht wird, besteht in der Entwicklung von Algorithmen, mit denen der Wahrnehmungsalgorithmus oder die Steuerung automatisch "repariert" werden kann, wenn ein neuer Fehlerfall auftritt. Man kann sich eine nicht allzu ferne Zukunft vorstellen, in der diese Reparatur direkt in Ihrer Küche stattfinden kann. Wenn ein Roboter Ihren Becher nicht richtig handhabt, lernen alle Roboter auf der ganzen Welt aus diesem Fehler.

AB: Welche Aufgaben werden demnächst nur noch von Robotern erledigt?

Das ist nicht unser Fokus. Bei der Forschung von TRI wird Technologie eingesetzt, um die menschlichen Fähigkeiten zu unterstützen, nicht, um sie zu ersetzen. Daher können wir keine Prognosen über diese Anwendungen abgeben.

AB: Wird es jemals eine Mischung aus Mensch und Roboter geben?

RT: Genau das verfolgen wir. Es gibt zwei Denkschulen, die bereits in den 1950er-Jahren entwickelt wurden: Künstliche Intelligenz (KI) zielt darauf ab, Maschinenfähigkeiten zu entwickeln, die den Menschen bei der Arbeit nachahmen und ersetzen. Die andere Schule, Intelligence Amplification (IA), möchte Maschinen einsetzen, um die menschlichen Fähigkeiten zu verbessern und zu erweitern. Die am TRI durchgeführten Arbeiten sind enger an der IA ausgerichtet.
Wir stellen uns eine Zukunft vor, in der Roboter und Menschen zusammenarbeiten, um Aufgaben zu erledigen. Anwendungen wie diese könnten der Unterschied sein, der es einem ermöglicht, zu Hause unabhängig zu leben, anstatt in eine betreute Pflegeumgebung zu wechseln. Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt, da Statistiken in vielen Ländern der Welt eine alternde Bevölkerung prognostizieren.

AB: Können Roboter gefährliche Aufgaben ausführen und auch kämpfen? Werden irgendwann Roboter anstelle von Menschen in Kriege geschickt?

RT: Dies ist kein Bereich, den wir erforschen.

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