Roboter räumen Kinderzimmer auf

TU Wien

Fürs Aufräumen wild verstreuter Gegenstände braucht man erstaunlich viel Intelligenz. Ein internationales Forschungsprojekt will nun Robotern beibringen, Ordnung zu schaffen.

Auf dem Boden liegen Bauklötze, Spielzeugautos und Teddybären. Für Menschen ist es kein Problem, die Situation auf einen Blick zu durchschauen. Sie sind gut darin, Objekte zu erkennen, zu kategorisieren und sie richtig aufzuheben.
Für einen Roboter sind all das allerdings extrem schwierige Aufgaben. Im neuen TU-Wien Forschungsprojekt „SQUIRREL“ werden nun Roboter entwickelt, die mit solchen Situationen fertig werden und mit menschlicher Hilfe lernen, das Chaos am Kinderzimmerfußboden aufzuräumen.

Objekterkennung bei schwierigsten Bedingungen
Die Aufräum-Roboter haben eine gewisse Ähnlichkeit mit automatischen Staubsaugern und werden im Rahmen des Forschungsprojektes mit einem Greifarm ausgestattet. Ein zentraler Teil des Roboters ist allerdings sein Kamera-Auge und die künstliche Intelligenz dahinter.
„Oft ist man schon froh, wenn ein Roboter drei am Tisch liegende Objekte zuverlässig erkennt“, sagt der Elektrotechniker Michael Zillich vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik und Leiter des Projektes SQUIRREL.
„Wir wollen allerdings, dass der Roboter mit einer großen Menge von Objekten fertig wird, die vielleicht sogar zu einem großen Haufen aufgetürmt sind. Das geht nur, wenn man sich kluge Vereinfachungsstrategien überlegt,“ so Zillich weiter.

Der Roboter lernt vom Menschen
Entwickelt werden sollen zunächst einfache, rasch arbeitende Algorithmen, die im Kamerabild des Roboters zuerst interessante Objekte identifizieren. Alles andere ergibt sich dann im ständigen Wechselspiel aus Aktionen des Roboters und der Reaktion der Umgebung. Viel gelernt werden soll dabei auch vom menschlichen Verhalten, wo Modelle aus der Kognitionspsychologie helfen, die Aufmerksamkeit des Roboters richtig zu lenken.
Der Roboter soll aber nicht nur mit unbelebten Objekten interagieren, sondern auch mit Menschen um ihn herum. Von Kindern soll er sich zeigen lassen, wohin er bestimmte Objekte bringen soll. Erste Experimente in Kindergärten wurden laut TU Wien bereits erfolgreich durchgeführt.
„Auf den ersten Blick sind manche Kinder ein bisschen enttäuscht, weil sie sich unter einem Roboter ein humanoides Männchen vorgestellt haben“, erzählt Michael Zillich. „Aber wenn sie dann sehen, wie sie mit dem Roboter interagieren können, wie er ihre Anweisungen befolgt und das Spielzeug im Zimmer herumschiebt, dann sind sie durch und durch begeistert,“ betont der TU-Experte.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit internationaler Unis
Geleitet wird das Projekt von der TU Wien, wo vor allem im Bereich der Objekterkennung geforscht wird. Die Universität Innsbruck wird wichtige Beiträge für den Greifarm beisteuern, die Universität Freiburg ist dafür zuständig, dass sich der Roboter im Raum zurechtfindet.
Mit der Verhaltensplanung beschäftigt sich das King’s College in London und die Universitäten Twente und Bonn forschen im Bereich Benutzerinteraktion. Beteiligt sind außerdem das Institut Fraunhofer IPA sowie die Firmen Festo und IDMind sowie der Verein Pädagogische Initiative 2-10 in Wien.
Demnächst finden weitere Tests in einem Wiener Kindergarten statt, wo Kinder SQUIRREL beibringen werden Spielsachen an die richtige Stelle zu schieben. Bald darauf soll der Roboter seinen Greifarm bekommen und sich dann an die nächsten Aufgaben machen können.