Robotik „Humanoide Robotik muss von der Aufgabe her gedacht werden.“

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Für Sebastian Prinz, Abteilungsleiter Robotics and Automation am Fraunhofer IEM, stellen Training und Daten aktuell die größten Herausforderungen für den industriellen Einsatz humanoider Roboter dar. Er weiß, welche Anwendungen vielversprechend sind und weshalb Unternehmen sich schon heute mit der Technologie beschäftigen sollten.

Warum sprechen plötzlich alle über humanoide Roboter?

Sebastian Prinz: Humanoide Roboter liefern spektakuläre Bilder, auch wenn meiner Einschätzung nach etwas nachgeholfen wurde. Sie zeigen aber sehr gut die Vision hinter der Technologie. 

Viele Unternehmensvertreter kommen mit Bildern der tanzenden und turnenden Humanoiden im Kopf zu uns. Eine Maschine mit diesen menschlichen Fähigkeiten macht – übertragen auf industrielle Aufgaben – ein enormes Nutzenversprechen. Wir sagen dann: „Ja, aber es kommt eben auf die zu lösende Aufgabe an.“

Sind wir ehrlich: Wen fasziniert es nicht, wenn Roboter schneller als Usain Bolt laufen? Das sorgt für Aufmerksamkeit und hilft Herstellern, Investoren und Käufer zu begeistern. Für industrielle Anwendungen sind zumeist andere Fähigkeiten, wie z.B. Genauigkeit, Payload (Nutzlasten), Zuverlässigkeit, Robustheit und Sicherheit entscheiden.

Hinter dem Marketing der Hersteller stecken aber tatsächlich enorme technologische Fortschritte. In den vergangenen Jahren wurde massiv in KI, Robotik und Hardware investiert. Dadurch entstehen Fähigkeiten, die vor wenigen Jahren noch kaum denkbar waren – und die in Zukunft ganz konkrete Mehrwerte liefern werden.

Wie weit ist humanoide Robotik in der Industrie heute tatsächlich?

Die Technologie entwickelt sich zwar schnell, der industrielle Einsatz steckt aber noch in den Anfängen. Laut Bitkom können sich 97 Prozent der befragten Industrieunternehmen humanoide Roboter langfristig in der Produktion vorstellen. Tatsächlich setzen bislang 6 Prozent solche Systeme ein, überwiegend in Pilotprojekten und Testläufen.

Das bestätigen auch die Aktivitäten großer Unternehmen. So testen etwa Siemens oder BMW humanoide Roboter bereits in Produktionsumgebungen. Von einem breiten Produktiveinsatz sind wir noch entfernt.

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Das Handbuch "Industrieroboter" vermittelt die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik und erläutert Methoden, mit denen bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch den Einsatz industrieller Roboter automatisieren lässt. Dabei werden nicht nur die technische Machbarkeit, sondern auch sicherheitsrelevante Aspekte und das wirtschaftliche Risiko betrachtet. Für die konkrete Umsetzung werden die einzelnen Planungsschritte detailliert beschrieben und anhand von Beispielen, Checklisten und Vorlagen veranschaulicht.

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Warum stehen humanoide Roboter bisher nicht überall in den Fabriken?

Viele Diskussionen über die Grenzen der Humanoiden drehen sich um Batterielaufzeit, Lebensdauer der Antriebstechnik, oder Feinmotorik und Genauigkeit. Hier entwickeln sich die Technologien jedoch rasant weiter. In der Praxis begegnet uns vor allem ein Thema: der Trainingsaufwand. Ein Mensch benötigt oft nur eine kurze Erklärung. Wenn ein rotes Bauteil in die linke Kiste und ein grünes in die rechte gehört, versteht er die Aufgabe sofort. Ein humanoider Roboter muss dagegen jeden einzelnen Schritt lernen. Das Erkennen des Bauteils. Das Greifen. Das Ablegen. Die Entscheidung zwischen links und rechts.

Für dieses Training werden große Datenmengen benötigt. Deshalb sammeln Hersteller derzeit weltweit Daten aus Alltags- und Arbeitssituationen. Viele beeindruckende Demonstrationen sind das Ergebnis eines enormen Trainingsaufwands. Wie viele Wiederholungen, Anpassungen oder Trainingsdurchläufe hinter einer scheinbar einfachen Aufgabe stecken, sieht man den Videos meist nicht an. Hinzu kommt: Die reale Welt verhält sich selten so geordnet wie ein Trainingsszenario. Schon kleine Veränderungen bei Umgebung, Material oder Abläufen können Anpassungen erforderlich machen.

Experience Lab

Humanoide Robotik praxisnah erproben

Für welche Anwendungen lohnen sich humanoide Roboter?

Die Stärke humanoider Roboter besteht darin, dass sie in Umgebungen arbeiten können, die ursprünglich für Menschen geschaffen wurden. Maschinen, Werkzeuge und Arbeitsplätze müssen dafür nicht vollständig neugestaltet werden. Einsatzfelder wären beispielsweise Materialtransport, Maschinenbedienung, Fügeprozesse und Montageaufgaben oder Inspektionen. Besonders interessant sind Aufgaben, die sich mit klassischer Automatisierung bislang nur schwer oder unwirtschaftlich automatisieren lassen.

Gleichzeitig wird die Zukunft vermutlich vielfältiger aussehen. Denn: Humanoide Robotik ist kein Selbstzweck. Es kommt darauf an, welche Aufgabe gelöst werden soll. Manchmal ist ein Humanoide die richtige Wahl, manchmal ein Cobot oder ein klassischer Industrieroboter. Diese Entscheidung sollte immer vom Anwendungsfall ausgehen. Bereits heute entstehen Systeme mit Fahrplattformen statt Beinen. Deshalb wird es in Zukunft für unterschiedliche Anwendungsfälle optimierte Varianten von Humanoiden geben. Sei es für hohe Payloads, schnelle Bewegungen, hohe Genauigkeiten oder begrenzte Bauräume. Je nach Anwendung können unterschiedliche humanoide Eigenschaften interessant sein – etwa feinmotorige Hände, vielseitige Arme oder eben geländegängige Fahrwerke.

Humanoide Roboter

Generation 3 in der Logistik bei BMW im Einsatz

Warum lohnt es sich für Unternehmen, sich schon heute mit humanoider Robotik zu beschäftigen? 

Ich bin überzeugt: In drei bis fünf Jahren gehören humanoide Systeme in ersten Unternehmen zum regulären Produktionsalltag. Wer sich aber erst dann mit dem Thema beschäftigt, muss sich zunächst um Integration, Infrastruktur, Akzeptanz, Sicherheit, Datenschutz etc. kümmern. Es ist sinnvoll, all diese To-dos schon heute anzugehen.

Der erste Schritt ist dabei nicht das übereilte Anschaffen eines humanoiden Roboters. Viel wichtiger ist es, die geplante Aufgabe in den Mittelpunkt zu stellen und Grundlagen zu schaffen, die zunächst wenig mit Hardware zu tun haben. Dazu gehören Prozesswissen, Daten und ein Verständnis der eigenen Anwendungsfälle. Diese Basis entsteht nicht über Nacht, kann aber bereits heute vorbereitet werden.

Was ich Unternehmen raten würde: Verstehen Sie erst Ihre Prozesse. Finden Sie einen Job, den der Humanoide wirklich gut kann. Erheben Sie Trainingsdaten. Kaufen Sie erst dann einen Roboter.