Service-Robotik. Thomas Röfer

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1 Service-Robotik Thomas Röfer Zeitleiste der Robotik Definitionen Asimov s Robotergesetze Anforderungen an Service-Roboter Arten von Service-Robotern Wirtschaftliche Bedeutung Klassifikation der Anwendungen Beispiele Zukunft der Service-Robotik Kognitive Robotik I

2 Literatur Altenburg, J., Altenburg, U. (1999). Mobile Roboter Vom einfachen Experiment zur Künstlichen Intelligenz. ISBN Carl Hanser Verlag. Borenstein, J., Everett, H.R., Feng, L. (1996). Where am I? University of Michigan. ftp://ftp.eecs.umich.edu/people/johannb/pos96rep.pdf Jones, J.L., Flynn, A.M. (1996). Mobile Roboter. Addison-Wesley. Bonn. Knudsen, J.B., Noga, M.L. (2000). Das inoffizielle Handbuch für LEGO Mindstorms Roboter. Deutsche Ausgabe. ISBN O Reilly. Nehmzow, U. (1999). Mobile Robotics: A Practical Introduction. ISBN: Springer Verlag. Schraft, R.D., Schmierer, G. (1998). Serviceroboter Produkte, Szenarien, Visionen. ISBN: Springer Verlag. Siegert, H.-J., Bocionek, S. (1996). Robotik Programmierung intelligenter Roboter. ISBN: , Springer Verlag. Steinmüller, J. (2000). Robotik. Vorlesungsskript. TU Chemnitz. Wloka, D.W. (1992). Robotersysteme Band 1: Technische Grundlagen. ISBN: , Springer Verlag. Kognitive Robotik I Service-Robotik 2

3 Zeitleiste der Robotik Karel apek Isaac Asimov Prog.Arm Unimation 100,000 Roboter Shakey Service-Roboter Kognitive Robotik I Service-Robotik 3

4 Asimov s Robotergesetze 1 Ein Roboter darf keinen Menschen verletzen oder durch Unterlassen die Verletzung eines Menschen zulassen. 2 3 Ein Roboter muss den Anweisungen von Menschen gehorchen, außer sie stehen in Konflikt mit 1. Ein Roboter muss seine eigene Existenz schützen, außer dies steht im Konflikt zu 1 oder 2. Sicherheit (Safety) Shared Control, Verlässlichkeit Verfügbarkeit Kognitive Robotik I Service-Robotik 4

5 Service-Roboter Definition I 2 Ser vice [ ], der, auch: das; -, -s [... od.... ] «Pl. selten» [engl. service = Dienst, Bedienung < (a)frz. service < lat. servitium = Sklavendienst, zu: servire, servieren] Ro bo ter, der; -s, - [engl. robot (< tschech. robot, zu: robota, Robot); nach dem engl. Titel Rossum's Universal Robots des 1920 erschienenen sozialutopischen Dramas des tschech. Schriftstellers K. apek ( )]: 1. (Technik) (der menschlichen Gestalt nachgebildeter) Automat mit beweglichen Gliedern, der bestimmte mechanische Tätigkeiten verrichtet; Maschinenmensch DUDEN Deutsches Universalwörterbuch (1995) Kognitive Robotik I Service-Robotik 5

6 Service-Roboter Definition II Service-Roboter betanken Fahrzeuge, reparieren Atomkraftwerke, kümmern sich um Ältere, überwachen Museen, erforschen fremde Planeten oder reinigen Flugzeuge. Was also sind Service- Roboter? Service-Roboter bilden eine Zwischenstufe in der Evolution von Industrierobotern zu Persönlichen Robotern, die in 20 Jahren eine wichtige Rolle in unserem Leben spielen werden. Service-Roboter sind mobil, sie verändern ihre Umgebung, sie interagieren mit Menschen oder führen eigenständig Aufgaben aus, die das menschliche Dasein erleichtern. IEEE und IPA-FhG Datenbank der Service-Robotik Kognitive Robotik I Service-Robotik 6

7 Anforderungen an Service-Roboter Bedienbarkeit Mensch-Maschine-Schnittstelle Benutzbar von Laien Service auf hohem Niveau Robust Effizient Genau Rentabel Zuverlässigkeit Sicherheit Verfügbarkeit Verlässlichkeit Kognitive Robotik I Service-Robotik 7

8 Sicherheit in der Service-Robotik Steigende Sicherheitsanforderung Kognitive Robotik I Service-Robotik 8

9 Arten von Service-Robotern Bau Bergbau Büro Entertainment Feuerbekämpfung Hobby / Freizeit Hotel / Restaurant Landwirtschaft Marketing Medizin Minenräumung Pflege / Rehabilitation Reinigung Raumfahrt Räumarbeiten / Reparatur Tanken Sortierung Überwachung Unterwasser IEEE und IPA-FhG Datenbank der Service-Robotik Kognitive Robotik I Service-Robotik 9

10 Wirtschaftliche Bedeutung Unterwasser Überwachung Reha Reinigung Tanken Roboterbestand 1998 Prognose für Medizin Haushalt Stückzahlen Kognitive Robotik I Service-Robotik 10 UN/ECE und IFR (1999)

11 Kategorien von Service-Robotern Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben Unterstützung bei bei herkömmlichen Aufgaben Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben Unterstützung bei bei neuartigen Aufgaben Reinigung Tanken Medizin Büro Büro Inspektion Entertainment Rehabilitation Betreuung Kognitive Robotik I Service-Robotik 11

12 Haushalt Anwendungsgebiete Reinigungsaufgaben im Haus, außer Haus Rasenmäher, Staubsauger Anforderungen Sicher Einfach zu benutzen Kostengünstig Nutzen Automatisierung unliebsamer Aufgaben Rationalisierung im kommerziellen Bereich Beispiele Staubsauger (Kärcher AG) Rasenmäher (Friendly Robots, Israel) Kognitive Robotik I Service-Robotik 12

13 Tankroboter Anwendungsgebiete Automatische Tankstelle Anforderungen Robust und fehlertolerant Präzise Nutzen Zeitgewinn Gesundheitsrisiko reduziert Super, Ingo, nicht Diesel! Beispiele AutoFill (Schweden) Kognitive Robotik I Service-Robotik 13

14 Straßenbau Anwendungsgebiete Asphaltierung von Straßen Vermessung, Markierungen Anforderungen Schnell Umweltfreundlich Kostengünstig Nutzen Preiswerter Straßenbelag hoher Qualität Beispiele RoadRobot (EU-Projekt) Kognitive Robotik I Service-Robotik 14

15 Reinigung Anwendungsgebiete Bahnhöfe, Flughäfen, Bürogebäude Flugzeuge, Boot, etc. Anforderungen Sicher Robust Nutzen Rationalisierung Zeitersparnis Beispiele ACROMATIC (Hako) Fassaden-Kletterer (FhG-IFF) Skywash SW33 (Putzmeister) Kognitive Robotik I Service-Robotik 15

16 Kategorien von Service-Robotern Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben Unterstützung bei bei herkömmlichen Aufgaben Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben Unterstützung bei bei neuartigen Aufgaben Rasenmähen Tanken Medizin Büro Büro Inspektion Entertainment Rehabilitation Betreuung Kognitive Robotik I Service-Robotik 16

17 Medizin Anwendungsgebiete Operationsunterstützung (Minimalinvasive) Chirurgie Anforderungen Sicher Präzise Fail-safe (!) Nutzen Präzision bei Operationen Ermöglichung neuer OPs Weniger OP-Aufwand Beispiele Surgical Robotics Lab (Charite, Berlin) Kognitive Robotik I Service-Robotik 17

18 Bürogehilfen Anwendungsgebiete Großraumbüro-Management Gruppenarbeitskoordination Führung, Raumsuche, Post etc. Anforderungen Mensch-Maschine- Interaktion Flexibel, robust, zuverlässig Kartenorientiert Nutzen Produktivitätssteigerung Beispiele Jijo 2 (Japan) Kognitive Robotik I Service-Robotik 18

19 Kategorien von Service-Robotern Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben Unterstützung bei bei herkömmlichen Aufgaben Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben Unterstützung bei bei neuartigen Aufgaben Rasenmähen Tanken Medizin Büro Büro Inspektion Entertainment Rehabilitation Betreuung Kognitive Robotik I Service-Robotik 19

20 Überwachung und Inspektion Anwendungsgebiete Inspektion von Kanalsystemen Überwachung von Gebäuden Anforderungen Robust Sicher Nutzen Inspektion von bisher unerreichbaren Rohren Rationalisierung Beispiele MAKRO (AiS-GMD) CyberGuard (Cybermotion, Frankreich) Kognitive Robotik I Service-Robotik 20

21 Entertainment Anwendungsgebiete Shows Museen Freizeitparks Anforderungen Sicher Robust Nutzen Neue Möglichkeiten der Unterhaltung Beispiel EXPO Themenpark Mobilität (ZKM / IML-FhG) Kognitive Robotik I Service-Robotik 21

22 Kategorien von Service-Robotern Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben Unterstützung bei bei herkömmlichen Aufgaben Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben Unterstützung bei bei neuartigen Aufgaben Rasenmähen Tanken Medizin Büro Büro Inspektion Entertainment Rehabilitation Betreuung Kognitive Robotik I Service-Robotik 22

23 Rehabilitationsroboter Anwendungsgebiete Ältere, kranke und behinderte Menschen (Klinische) Rehabilitation Anforderungen Zuverlässig und sicher Einfach zu bedienen Individuell anpassbar Nutzen Steigerung der Mobilität, der Selbstständigkeit und damit der Lebensqualität Beispiele INSERVUM-Projekt (Ulm) Rolland (Bremen) Kognitive Robotik I Service-Robotik 23

24 Rehabilitationsroboter Anwendungsgebiete Ältere, kranke und behinderte Menschen (Klinische) Rehabilitation Anforderungen Zuverlässig und sicher Einfach zu bedienen Individuell anpassbar Nutzen Steigerung der Mobilität, der Selbstständigkeit und damit der Lebensqualität Beispiele INSERVUM-Projekt (Ulm) Rolland (Bremen) Kognitive Robotik I Service-Robotik 24

25 Betreuungsroboter Anwendungsgebiete Häusliche Pflege älterer Menschen Anforderungen Zuverlässig Kostengünstig Nutzen Intelligentes Erinnern Telepräsenz von Pflegepersonal Erfassung von (medizinischen) Daten Mobile Alltagshilfe Beispiele NurseBot (CMU + Pittsburgh, USA) Care-O-bot (FIPA,Deutschland) Kognitive Robotik I Service-Robotik 25

26 Humanoide Roboter Anwendungsgebiete Verschiedene Dienste in menschengerechten Umgebungen Anforderungen Sicherer Gang, flexibler Stand Treppen steigen Robust gegen Unebenheiten Nutzen Grundlagenforschung Werbung Beispiele Honda P3 (Japan) Kognitive Robotik I Service-Robotik 26

27 Zukunft der Service-Robotik? Kognitive Robotik I Service-Robotik 27