Service-Robotik - informatik.uni-bremen.deroefer/kr00/02.pdf · Kognitive Robotik I – Service-Robotik 2 Universität Bremen Literatur Altenburg, J., Altenburg, U. (1999). Mobile

Universität Bremen

Kognitive Robotik I

Service-Robotik

Thomas Röfer

Zeitleiste der RobotikDefinitionen

Asimov‘s „Robotergesetze“

Anforderungen an Service-Roboter

Arten von Service-RoboternWirtschaftliche Bedeutung

Klassifikation der Anwendungen

Beispiele

Zukunft der Service-Robotik

Kognitive Robotik I – Service-Robotik 2

Universität Bremen

Literatur

� Altenburg, J., Altenburg, U. (1999). Mobile Roboter – Vom einfachen Experiment zur Künstlichen Intelligenz. ISBN 3-446-21121-7. 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 3-89721-164-5. O‘Reilly.

� Nehmzow, U. (1999). Mobile Robotics: A Practical Introduction. ISBN: 1-85233-173-9. Springer Verlag.

� Schraft, R.D., Schmierer, G. (1998). Serviceroboter – Produkte, Szenarien, Visionen. ISBN: 3-540-64330-3. Springer Verlag.

� Siegert, H.-J., Bocionek, S. (1996). Robotik – Programmierung intelligenter Roboter. ISBN: 3-540-60665-3, Springer Verlag.

� Steinmüller, J. (2000). Robotik. Vorlesungsskript. TU Chemnitz.http://www.tu-chemnitz.de/~stj/lehre/robo.ps

� Wloka, D.W. (1992). Robotersysteme – Band 1: Technische Grundlagen.ISBN: 3-540-54739-8, Springer Verlag.


Universität Bremen

Zeitleiste der Robotik

Karel

�

apek

1921

Prog.Arm

1954

Shakey

1968

100,000 Roboter

1984

Unimation

1961

Service-Roboter

1980

Isaac Asimov

1941


Universität Bremen

Asimov‘s „Robotergesetze“

� §1

� Ein Roboter darf keinen Menschen verletzen oder durch Unterlassen die Verletzung eines Menschen zulassen.

Sicherheit(Safety)

Sicherheit(Safety)

Shared Control,Verlässlichkeit

Shared Control,Verlässlichkeit

VerfügbarkeitVerfügbarkeit

� §2

� Ein Roboter muss den Anweisungen von Menschen gehorchen, außer sie stehen in Konflikt mit §1.

� §3

� Ein Roboter muss seine eigene Existenz schützen, außer dies steht im Konflikt zu §1 oder §2.


Universität Bremen

Service-Roboter – Definition I

� 2Ser|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 (1890-1938)]: 1. (Technik) (der menschlichen Gestalt nachgebildeter) Automat mit beweglichen Gliedern, der bestimmte mechanische Tätigkeiten verrichtet; Maschinenmensch

DUDEN Deutsches Universalwörterbuch (1995)


Universität Bremen

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


Universität Bremen

Anforderungen an Service-Roboter

� Bedienbarkeit

� Mensch-Maschine-Schnittstelle

� Benutzbar von Laien

� Service auf hohem Niveau

� Robust

� Effizient

� Genau

� Rentabel

� Zuverlässigkeit

� Sicherheit

� Verfügbarkeit

� Verlässlichkeit


Universität Bremen

Sicherheit in der Service-Robotik

Steigende Sicherheitsanforderung


Universität Bremen

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


Universität Bremen

Reha

Unter-wasser

Über-wachung

Reinigung

Tanken

Medizin

Haushalt

500 1000 1500 2000 Stückzahlen

Wirtschaftliche Bedeutung

50+300

200+200

400+200

300+500

50+800

800+70002000+12500

Roboterbestand 1998

Prognose für 1999-2002

UN/ECE und IFR (1999)


Universität Bremen

Kategorien von Service-Robotern

Service-Roboter

Service-Roboter

Autonomes Ausführenherkömmlicher Aufgaben


ReinigungReinigung

TankenTanken

Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben


InspektionInspektion

EntertainmentEntertainment

Unterstützung bei neuartigen Aufgaben


RehabilitationRehabilitation

BetreuungBetreuung

Unterstützung bei herkömmlichen Aufgaben


MedizinMedizin

BüroBüro


Universität Bremen

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)


Universität Bremen

Tankroboter


� Automatische Tankstelle

� Anforderungen

� Robust und fehlertolerant

� Präzise

� Nutzen

� Zeitgewinn

� Gesundheitsrisiko reduziert

� „Super, Ingo, nicht Diesel!“

� Beispiele

� AutoFill (Schweden)


Universität Bremen

Straßenbau


� Asphaltierung von Straßen

� Vermessung, Markierungen

� Anforderungen

� Schnell

� Umweltfreundlich

� Kostengünstig

� Nutzen

� Preiswerter Straßenbelag hoher Qualität

� Beispiele

� RoadRobot (EU-Projekt)


Universität Bremen

Reinigung


� Bahnhöfe, Flughäfen, Bürogebäude

� Flugzeuge, Boot, etc.

� Anforderungen

� Sicher

� Robust

� Nutzen

� Rationalisierung

� Zeitersparnis

� Beispiele

� ACROMATIC (Hako)

� Fassaden-Kletterer (FhG-IFF)

� Skywash SW33 (Putzmeister)


Universität Bremen


Service-Roboter

Service-Roboter



RasenmähenRasenmähen

TankenTanken








BetreuungBetreuung



MedizinMedizin

BüroBüro


Universität Bremen

Medizin


� Operationsunterstützung

� (Minimalinvasive) Chirurgie

� Anforderungen

� Sicher

� Präzise

� „Fail-safe“ (!)

� Nutzen

� Präzision bei Operationen

� Ermöglichung neuer OPs

� Weniger OP-Aufwand

� Beispiele

� Surgical Robotics Lab (Charite, Berlin)


Universität Bremen

Bürogehilfen


� Großraumbüro-Management

� Gruppenarbeitskoordination

� Führung, Raumsuche, Post etc.

� Anforderungen

� Mensch-Maschine-Interaktion

� Flexibel, robust, zuverlässig

� Kartenorientiert

� Nutzen

� Produktivitätssteigerung

� Beispiele

� Jijo 2 (Japan)


Universität Bremen


Service-Roboter

Service-Roboter




TankenTanken








BetreuungBetreuung



MedizinMedizin

BüroBüro


Universität Bremen

Überwachung und Inspektion


� Inspektion von Kanalsystemen

� Überwachung von Gebäuden

� Anforderungen

� Robust

� Sicher

� Nutzen

� Inspektion von bisher unerreichbaren Rohren

� Rationalisierung

� Beispiele

� MAKRO (AiS-GMD)

� CyberGuard (Cybermotion, Frankreich)


Universität Bremen

Entertainment


� Shows

� Museen

� Freizeitparks

� Anforderungen

� Sicher

� Robust

� Nutzen

� Neue Möglichkeiten der Unterhaltung

� Beispiel

� EXPO Themenpark „Mobilität“ (ZKM / IML-FhG)


Universität Bremen


Service-Roboter

Service-Roboter




TankenTanken








BetreuungBetreuung



MedizinMedizin

BüroBüro


Universität Bremen

Rehabilitationsroboter


� Ältere, kranke und behinderte Menschen

� (Klinische) Rehabilitation

� Anforderungen

� Zuverlässig und sicher

� Einfach zu bedienen

� Individuell anpassbar

� Nutzen

� Steigerung der Mobilität, derSelbstständigkeit und damitder Lebensqualität

� Beispiele

� INSERVUM-Projekt (Ulm)

� Rolland (Bremen)


Universität Bremen

Rehabilitationsroboter


� Ältere, kranke und behinderte Menschen

� (Klinische) Rehabilitation

� Anforderungen

� Zuverlässig und sicher

� Einfach zu bedienen

� Individuell anpassbar

� Nutzen

� Steigerung der Mobilität, derSelbstständigkeit und damitder Lebensqualität

� Beispiele

� INSERVUM-Projekt (Ulm)

� Rolland (Bremen)


Universität Bremen

Betreuungsroboter


� 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)


Universität Bremen

Humanoide Roboter


� Verschiedene Dienste in men-schengerechten Umgebungen

� Anforderungen

� Sicherer Gang, flexibler Stand

� Treppen steigen

� Robust gegen Unebenheiten

� Nutzen

� Grundlagenforschung

� Werbung

� Beispiele

� Honda P3 (Japan)


Universität Bremen

Zukunft der Service-Robotik

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Service-Robotik - informatik.uni-bremen.deroefer/kr00/02.pdf · Kognitive Robotik I – Service-Robotik 2 Universität Bremen Literatur Altenburg, J., Altenburg, U. (1999). Mobile