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Seit 01:10 Uhr Hintergrund
StartseiteForschung aktuellMaschinen mit Gemeinsinn02.05.2012

Maschinen mit Gemeinsinn

Kooperative Roboter kombinieren ihre Fähigkeiten

An komplexen Aufgaben scheitern Roboter oftmals, weil sie nur für einen Zweck entwickelt wurden. Wissenschaftler lassen daher Maschinen mit unterschiedlichen Fähigkeiten miteinander arbeiten, um komplizierte Aufträge zu bewältigen. Zwei solche Forschungsprojekte laufen zurzeit an der Universität von Sevilla.

Von Thomas Reintjes

Fußballroboter zeigen schon regelmäßig, dass sie echte Teamplayer sind.  (picture alliance / dpa)
Fußballroboter zeigen schon regelmäßig, dass sie echte Teamplayer sind. (picture alliance / dpa)

Drohnen, unbemannte Flugroboter, können in Gebiete fliegen, die Menschen nur schlecht erreichen können. Allerdings können sie die Zielregion auch nur aus der Luft untersuchen. Roboter, die sich am Boden bewegen, haben dagegen eine geringe Reichweite. Guillermo Heredia kombiniert daher beide Robotertypen miteinander. An der Universität Sevilla hat seine Forschungsgruppe einen Flugroboter gebaut, der ein kleines Roboterfahrzeug transportieren kann. Zusammen sollen sie Umweltdaten sammeln – zum Beispiel nach Katastrophen oder in unzugänglichen Gegenden wie der Antarktis. Während das kleine Flugzeug die Luftverschmutzung analysiert, nimmt der zweite Roboter Bodenproben. Unabhängig von dieser Anwendung arbeiten die Geräte aber auch auf technischer Ebene zusammen.

Guillermo Heredia: "Wenn er den Bodenroboter abgesetzt hat, kann der Flugroboter dessen Zuverlässigkeit erhöhen. Mit seinen Sensoren kann er den Roboter am Boden verfolgen. So kann er mögliche Fehler im Roboterfahrzeug erkennen. Sollten die Sensoren des Fahrzeugs ausfallen, könnten die Sensoren des Flugroboters helfen, das Fahrzeug dennoch sicher zurückzufahren."

Eine solche Kooperation kann zwar die Ausfallsicherheit erhöhen, aber das Gesamtsystem wird dadurch auch viel komplexer. In vielen Fällen sind Roboter schon mit sich selbst gut beschäftigt, etwa allein mit der Aufgabe, ihre eigene Position im Raum sicher und genau festzustellen. Doch Wissenschaftler wie Aníbal Ollero suchen noch größere Herausforderungen. Er will in Sevilla Flugroboter entwickeln, die im Schwarm Transport- und Montageaufgaben erledigen. Daran arbeitet Ollero in dem im November 2011 gestarteten EU-Projekt ARCAS, zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, der SpaceTech GmbH und weiteren Projektpartnern.

Aníbal Ollero: "Die Idee ist, Flugroboter zu entwickeln, die kooperativ Montagearbeiten erledigen können, während sie mit der Umwelt und untereinander interagieren. Das heißt: Transport von Einzelteilen durch die Luft und Zusammenbau an einem Ort ohne jegliche Infrastruktur."

Olleros Computersimulation (arcas-project.eu) zeigt ein Gerüst, das aus einzelnen Rohren besteht. Mehrere kleine Helikopter greifen mit ihren Armen eine solche Stange, fliegen zusammen damit auf einen Berggipfel und bauen daraus einen Antennenmast zusammen. Eine komplexe Aufgabe, sagt Aníbal Ollero:

"Man muss den Flugroboter und seinen Greifer kontrollieren, aber das hängt natürlich von der Bewegung der anderen Roboter ab. Und dann muss man das Gesamtsystem kontrollieren. Schließlich muss die Aufgabe geplant werden, sodass alles sicher abläuft und jede mögliche Kollision vermieden wird."

Die heutige Sicherheit von bodengebundenen Robotern auf Flugroboter zu übertragen ist eine große Herausforderung für die Ingenieure. Doch was die Arbeiten, die die Montageflieger erledigen sollen, zusätzlich erschwert: Die Luft bietet keinen Widerstand. Die leichten Flugroboter können so kaum Kraft ausüben. Würden sie im Flug etwa einen Schraubenschlüssel verwenden, würden sie sich eher selbst drehen als eine schwergängige Mutter.

Ollero: "Wir müssen diese Kräfte im freien Flug kompensieren. Das kann etwa erreicht werden, indem man die Bewegung des Greifers und des Fluggeräts gleichzeitig kontrolliert. Eine Möglichkeit ist, durch bewegliche Gewichte den Schwerpunkt zu verlagern. Das müssen wir erforschen, aber wir haben schon ein paar Ideen."

Sind die Probleme gelöst, sollen die Drohnenschwärme nicht nur Antennenmasten aufbauen, sondern beispielsweise auch Rettungsstege herbeifliegen, um Menschen aus brennenden Gebäuden in ein sicheres Nachbargebäude zu retten. Auch kooperative Maschinen mit individuellen Fähigkeiten wie Guillermo Heredia sie entwickelt, sollen nicht nur entlegene Regionen erkunden, sondern könnten sich bei Rettungseinsätzen oder auch in der Raumfahrt nützlich machen.

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