Care-O-bot: Roboter als vielseitiger Helfer

16.01.2015
Foto: Serviceroboter reicht Frau eine Rose

Der modulare Aufbau des Serviceroboters erlaubt es, eine individuelle Roboterplattform für unterschiedliche Anwendungen aufzubauen; © Fraunhofer IPA

Seit den 1990er-Jahren entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA Serviceroboter zum Beispiel in den Bereichen Haushalt, Hotel, Pflegeheim oder Krankenhaus. Jetzt haben die Forscher ein neues Modell eines universellen Helfers in Alltagsumgebungen entwickelt: die vierte Generation des "Care-O-bot". Während die Vorgänger seit 1998 primär zur Entwicklung technologischer Grundlagen genutzt wurden, bietet Care-O-bot 4 als modulare Produktfamilie die Basis für kommerzielle Serviceroboter-Lösungen.

Nach dem Siegeszug des Personal Computer (PC) könnte nun bald der Personal Roboter (PR) unsere Lebens- und Arbeitswelt bereichern. Als "elektronischer Butler" könnte er die Zeitung bringen, Kaffee einschenken oder den Tisch abräumen. Er ist freundlich, sympathisch und zugleich unsichtbar, wenn man ihn nicht braucht.

Zusammen mit dem in Stuttgart ansässigen Designstudio Phoenix Design und der Firma Schunk hat das Fraunhofer IPA drei Jahre lang an der Fertigstellung seines neuen Serviceroboters getüftelt. "Die vierte Care-O-bot-Generation ist nicht nur agiler, modularer und charmanter als seine Vorgänger, sondern zeichnet sich auch durch den Einsatz kostendämpfender Konstruktionsprinzipien aus", sagt Dr. Ulrich Reiser, Projekt- und Gruppenleiter am Fraunhofer IPA. So besteht ein Großteil des inneren Aufbaus aus Blechfaltkonstruktionen, die bereits bei geringen Stückzahlen kostengünstig zu fertigen sind.

Andreas Haug, Geschäftsführer bei Phoenix Design, ergänzt: "Care-O-bot 4 ist eine gelungene Symbiose aus Design und Engineering, aus Funktion sowie Emotion und verführt den Anwender schnell zur Interaktion." Mit seiner schlanken Gestalt, den beiden seitlich angebrachten Armen und einer Art Kopf erinnert der Roboter an einen Menschen. Ein zu menschliches Aussehen war allerdings nicht erwünscht, weil das beim Nutzer "falsche Erwartungen hinsichtlich seiner Fähigkeiten wecken würde", so Ulrich Reiser.

Menschlich sind nur die "inneren Werte": So hält er stets dezent Abstand, macht deutlich, was er verstanden hat und was er vorhat, beherrscht einfache Gesten und kann sogar Gefühle widerspiegeln. Wie auch beim Vorgänger wurden soziale Rollenbilder als Leitvision für die Entwicklung von Design und Funktionalität verwendet. Während Care-O-bot 3 als zurückhaltender, eher distanzierter Butler konzipiert war, ist sein Nachfolger so zuvorkommend, freundlich und sympathisch wie ein Gentleman.

Im Vergleich zu seinen Vorgängern ist Care-O-bot 4 auch ausgesprochen beweglich. An Hals und Hüfte besitzt der smarte Helfer patentierte Kugelgelenke um einen unsichtbaren Drehpunkt. Damit kann er sich bücken, ohne das Gleichgewicht zu verlieren. Der Trick: Wie beim Menschen verschiebt sich beim Beugen ein Teil des Körpers nach hinten und sorgt so für den nötigen Gewichtsausgleich. Deshalb fällt Care-O-bot 4 selbst dann nicht um, wenn er eine Last am ausgestreckten Arm hält.

Im Vergleich zu seinen Vorgängern ist er vielseitiger einsetzbar. Sein modularer Aufbau erlaubt die unterschiedlichsten Konfigurationen. Arme, Kugelgelenke sowie Sensoren sind optional. Geht es um das Servieren von Getränken, könnte man auch eine Hand durch ein Tablett ersetzen. Es ist sogar möglich, nur die mobile Basis als Servierwagen zu nutzen. Die gezielte Anpassung an die jeweiligen Aufgaben reduziert die Kosten erheblich. Je nach Konfiguration lässt sich eine individuelle Roboterplattform für unterschiedlichste Anwendungen aufbauen: Als mobiler Informationskiosk im Museum, Baumarkt oder Flughafen, für Hol- und Bringedienste in Heimen oder Büros, für Sicherheitsanwendungen oder als Museumsroboter zur Attraktion – stets ist der Care-O-bot 4 ein sicherer und nützlicher Helfer des Menschen.

Viel Wert haben die IPA-Entwickler auf eine einfache Bedienung gelegt. Denn Nutzer sind nur dann bereit, sich von einem Roboter helfen zu lassen, wenn sie damit problemlos umgehen können. So besitzt Care-O-bot 4 einen Touchscreen auf seinem Kopf, der leicht zugänglich ist. Er verfügt darüber hinaus über Mikrofone zur Spracherkennung und Kameras zur Personen- und Gestenerkennung. Die Kugelgelenke ermöglichen es Care-O-bot 4, dem Nutzer auf intuitive Art und Weise mitzuteilen, was er gerade plant oder begriffen hat, etwa mit Gesten wie Nicken oder Kopfschütteln. Auch ein LED-Ring im Torso und ein Laserpointer in der Hand dienen dem Informationsaustausch.

Care-O-bot 4 besitzt wie sein Vorgänger offene Softwareschnittstellen, so dass seine Funktionalität einfach erweitert werden kann. Ulrich Reiser ist daran interessiert, dass möglichst viele Wissenschaftler das Stuttgarter System nutzen, um dessen Einsatzmöglichkeiten stetig zu erweitern. "Wir möchten die Entwicklergemeinschaft, die wir bereits um Care-O-bot 3 aufgebaut haben, stetig vergrößern", sagt er. Mit dem Vorgänger Care-O-bot 3 haben bereits zahlreiche Entwickler von Forschungseinrichtungen und Universitäten weltweit gearbeitet und so soll auch Care-O-bot 4 stetig dazulernen.

REHACARE.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Mehr über das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA unter: www.ipa.fraunhofer.de
Mehr über den Care-O-Bot (in Englisch) unter: www.care-o-bot.de