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Aktuelles aus der Robotik

Roboter, Kinematik, Handling, Montage, Service, Humanoid, Scara, Knickarm

omron10116Hannover Messe Halle 9, Stand F24

Fachartikel

Schon bald nachdem die Ingenieure bei Omron mit der Entwicklung eines Tischtennisroboters begonnen hatten, konnten sie ihn zwar dazu bringen, den Tischtennisschläger aufgrund der Berechnungen von Sensor und Controller zu bewegen. Aber so oft sie es auch versuchten, der Roboter traf den Ball nie. Wenn ein Mensch mit einem anderen Menschen Tischtennis spielt, ist es ziemlich einfach, den Ball im Spiel zu halten. Aber es ist ein extrem hohes technologisches Niveau erforderlich, um das zu erreichen, wenn Mensch und Maschine gemeinsam spielen.





Der Ball, den der Spieler trifft, wird zunächst von einem Vision-Sensor des Roboters erfasst. Daraus wird errechnet wie dieser Ball am besten zurückzuspielen wäre. Anschließend steuert der Controller den Roboter so, dass dieser den Ball gemäß den berechneten Daten trifft. Diese Steuerung ist äußert präzise mit einer Auflösung von 0,001 s. Entwicklungsingenieur Yoshiya Shibata erinnert sich, dass die größte Schwierigkeit darin bestand, herauszufinden, warum der Roboter den Ball nicht traf: „Wir konnten nicht feststellen, ob das Problem in der Berechnung der Schlagposition oder in der Abweichung von dem Zeitpunkt bestand, zu dem der Befehl zum Schlag gegeben wurde. Es gab auch eine Zeitverzögerung zwischen dem Befehl und der Bewegung des Roboters. Außerdem war natürlich der Ball die ganze Zeit über in Bewegung. Die Ursache eines Problems in einem Ablauf herauszufinden, bei dem es um eine Präzision von einer tausendstel Sekunde geht, war eine immense Herausforderung.“

Maschine versteht menschlichen Spieler

Das beeindruckendste Merkmal des Tischtennisroboters ist, dass er mit dem Menschen das gemeinsame Ziel verfolgt, den Ball im Spiel zu halten. Zudem berechnet er Entscheidungen darüber, wie dieses gemeinsame Ziel zu erreichen ist. Dafür ist es wichtig, dass die Maschine die Bedingungen „versteht“, unter denen der menschliche Spieler spielt, und dass sie entsprechend handelt und den Menschen so unterstützt. Der Tischtennisroboter erkennt Stand- und Schlägerposition seines Gegenübers, um die Position des Balls dreidimensional zu analysieren und seine Flugbahn vorherzusagen. Anhand dieser Daten wird der Roboter bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Präzision gesteuert. Weil diese separaten Operationen zuvor nicht mit der nötigen Präzision innerhalb 0,001 s synchronisiert und gesteuert wurden, verfehlte der Roboter in seinen Anfängen immer den Ball. Dank der heutigen, präzisen Steuerung kann er nun einen langsamen Ball zu einem Gegner zurückspielen, der einen langsamen Ball schlägt. Wenn der Gegner einen schnelleren Ball schlägt, kann der Roboter einen schnelleren Ball zurückspielen. Ob der Gegner ein Erwachsener oder ein Kind ist, der Roboter spielt den Ball immer so zurück, dass der Gegner den Ball einfach treffen kann.

„Auch wenn ein Spieler den Ball schlecht trifft und der Roboter diesen aufgrund der Flugbahn unmöglich zurückspielen kann, so ist er doch so programmiert, dass er seinen Arm in dem vergeblichen Versuch, den Ball doch noch zurückzuspielen, vollständig ausstreckt. Denn es wäre ja ziemlich unsportlich, wenn der Roboter einen schlecht geschlagenen Ball des Gegners einfach ignorieren würde“, fährt Shibata schmunzelnd fort. Die Ingenieure bei Omron sind der Ansicht, dass die Integration dieser Kooperationsfunktion entscheidend dafür ist, dass die Maschine ein wirklich zuverlässiger und hilfreicher Partner für Menschen wird. Shibata resümiert: „Wir wollen die Vorzüge fortschrittlicher Technologie für mehr Menschen verfügbar machen, indem wir die Maschinen den Menschen näherbringen.“

Mit Innovation Award prämiert

Der Tischtennisroboter wurde bei den Innovation Awards im Rahmen der Ceatec Japan 2014 (Combined Exhibition of Advanced Technologies) prämiert, der größten Ausstellung für die neuesten Technologien in den Bereichen IT und Elektronik in ganz Asien. Mit den Innovation Awards werden herausragende Technologien, Produkte und Services ausgezeichnet, die auf dieser Messe vorgestellt werden. Die Preise verleihen amerikanische Fachjournalisten aus den Bereichen IT und Unterhaltungselektronik nach einer eingehenden Bewertung der Kandidaten vor Ort. Die Preise gehen an Produkte, die in Bezug auf ihren innovativen Charakter und ihren möglichen Einfluss auf den amerikanischen Markt die unabhängige Jury überzeugen.
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