Die Zukunft ist jetzt – Forschung an Automatisierung im Bereich Robotik
Robotik in Industrie, Logistik und Consumer Goods
Roboter sind längst mehr als nur die industriellen Manipulatoren, fest installiert hinter Gittern, die den immer gleichen Abläufen folgen. Durch die technologischen Fortschritte der letzten Jahre kommen Roboter immer besser mit weniger strukturierten und sich häufig verändernden Umgebungen und Aufgaben zurecht. Sie unterstützen heute in der Fabrik, im Warenlager, im Krankenhaus, in Hotels, auf Baustellen und im Haushalt. Bosch Research hat diesen Trend früh erkannt und treibt die Zukunft der Robotik aktiv voran. Im Fokus der Forschung stehen zwei Fragen: Erstens, wie können sich Roboter in unbekannten Umgebungen zuverlässig zurechtfinden, um ihre Aufgaben intelligent und selbstständig zu erfüllen und aus Fehlern zu lernen, damit sie fortlaufend besser werden? Und zweitens: Wie kann die Interaktion mit Menschen sicher und verständlich gestaltet werden, sodass Roboter wirklich zu omnipräsenten Helfern werden können?
Die Zukunft der Automatisierung
In der Fabrik der Zukunft nimmt die Robotik eine Schlüsselrolle ein. Ein Beispiel sind mobile Transportsysteme, die selbstständig und frei fahrend die Logistik- und Produktionsprozesse der Fertigung und Warenlager unterstützen. Mittels moderner „Simultaneous Localization and Mapping“ (SLAM)-Verfahren (auf Deutsch: „Simultane Positionsbestimmung und Kartierung“), an denen Bosch Research forscht, können Roboter ihre Umgebung nicht nur kartieren, Änderungen selbstständig erkennen, sondern auch Objekte, Teile und Orte identifizieren und klassifizieren. Viele unserer Entwicklungen werden in den Bosch-eigenen Werken erprobt und angewendet. In der Automatisierungstechnik kooperiert Bosch Research ebenso mit unterschiedlichen Geschäftsbereichen des Bosch-Konzerns und insbesondere mit der hauseigenen Tochter Bosch Rexroth, aber auch mit Institutionen aus der akademischen Welt.
In einer wechselhaften Weltlage, in der Nachhaltigkeit, stabile Lieferketten, die Verfügbarkeit von Fachkräften und die heimische Produktion immer wichtiger werden, sind hochflexible und robuste Automatisierungslösungen ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für die Konzeption und Entwicklung der Fabrik der Zukunft. Diese Entwicklung gestaltet Bosch durch die Forschung zur Robotik mit und zeichnet sich hierbei durch seine Durchgängigkeit aus: Als weltweites Technologieunternehmen betreibt Bosch sowohl die Forschung und Entwicklung als auch die Produktion von Komponenten, Maschinen und Software. Zudem besitzt Bosch umfangreiche Expertise gleichermaßen als Anwender und Anbieter von Robotiklösungen.
Zusammen leben und arbeiten von Robotern und Menschen – ein Hauptziel der Robotik-Forschung
Zukünftige Roboter müssen ihre „Absichten“ so gut darstellen können, dass die Menschen in ihrem Umfeld sie intuitiv verstehen. Die Roboter müssen umgekehrt das Verhalten der Menschen verstehen und möglichst antizipieren: das gilt für Roboter in der Produktion sowie für die Roboter im Haushalt. Dabei „kooperieren“ die Roboter in vielen Anwendungsfällen direkt mit dem Menschen. Menschliche Verhaltensweisen sind zuweilen unvorhersehbar für Roboter und brauchen einen hohen Rechenaufwand, damit diese sie in Echtzeit erkennen können. Das gilt es bei der Entwicklung zu berücksichtigen. Deswegen fokussiert sich Bosch Research auf die Erforschung und Entwicklung von Technologien, die Roboter – ähnlich wie beim autonomen Fahren – mit „Sinnen“ ausstatten. Außerdem geht es um Algorithmen zur Bewegungsplanung für kollaborative Roboter, welche die erfasste Bewegung der Menschen in der Umgebung registrieren und eine autonome und adäquate Bewegung im dreidimensionalen Raum gewährleisten, damit es erst gar nicht zu gefährlichen Situationen kommt, in denen der Roboter einen Sicherheitsstopp einlegen muss. Das betrifft kollaborative Roboterarme gleichermaßen wie mobile Roboter in der Intralogistik, professionellen Reinigung und für Offroad-Anwendungen sowie die Consumer-Robotik, die vielen Menschen schon vom Rasenmähen oder Staubsaugen bekannt ist.
Interdisziplinäre Forschung innerhalb und außerhalb von Bosch
In der Robotik kommen viele verschiedene Disziplinen zusammen: Sensorik, künstliche Intelligenz, Regelungstechnik, Systementwicklung, Software Engineering, Simulation, Computer Vision, Mensch-Maschine-Interaktion und andere mehr. Entsprechend interdisziplinär ist unser Team bei Bosch Research aufgestellt – und das verteilt über den ganzen Globus. Außerdem forschen wir zusammen mit einer Vielzahl von akademischen Instituten und Universitäten wie der University of California in Berkeley, USA, der Technischen Universität München (TUM), der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Schweiz, der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) und dem Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua, Italien.
