Service-roboter care-o-bot

Getränke holen, schwere Lasten tragen - mobile Roboter könnten in Zukunft Menschen zu Hause unterstützen. Forscher haben ein neues Modell eines universellen Helfers entwickelt: die vierte Generation des »Care-O-bot®«. Sie kann als Basis für kommerzielle Serviceroboter-Lösungen dienen.

Jahrelang blieb der Serviceroboter eine lockende Verheißung. Der smarte Helfer, der in der Wohnung Dienstbotenarbeiten verrichtet oder im Krankenhaus die Pfleger unterstützt, wurde immer mal wieder angekündigt, ohne dass viel passierte. Nachdem bereits autonome Staubsauger und Rasenmäher in den Regalen der Elektroläden liegen, wird der elektronische Butler langsam immer greifbarer. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart forscht bereits seit vielen Jahren an diesem Thema. Ihm ist ein wichtiger Schritt in Richtung Kommerzialisierung gelungen. Das Team um Gruppenleiter Ulrich Reiser hat eine neue Generation der Serviceroboter entwickelt: den »Care-O-bot 4«, der seinen Vorgängern überlegen ist.

Der vielseitige Helfer kann ältere Menschen zu Hause unterstützen

Die Vision: Der IPA-Roboter soll pflegebedürftigen Senioren ein Leben in der eigenen Wohnung ermöglichen, damit sie den leidigen Umzug ins Altenheim möglichst lange aufschieben können. Doch dafür mussten die Ingenieure dem Roboter das sichere Navigieren zwischen Möbeln und das gezielte Greifen beibringen – eine große Herausforderung. Erst die dritte Generation des Roboters, der »Care-O-bot 3«, war fit genug, um bei den Nutzern tatsächlich Anklang zu finden. Bei Praxistests in Seniorenheimen hat er mehrmals seine Tauglichkeit bewiesen. Dort schleppte er nicht nur schwere Kisten, sondern sorgte auch dafür, dass die alten Menschen genug trinken. Allerdings war der Helfer mit reinen Materialkosten von fast einer Viertelmillion Euro zu teuer für den serienmäßigen Einsatz.

Wendig unterwegs auf drei Rädern

Noch leistungsfähiger trotz geringerer Herstellungskosten ist die neue Generation, der »Care-O-bot 4«. Der unermüdliche Helfer hat zwei Arme. Zusammen mit der Firma Schunk haben die Forscher eine neuartige Einfingerhand entwickelt, die greifen kann, indem sie den Finger gegen die Handfläche drückt. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger, der noch auf vier Rädern unterwegs war, rollt der Roboter auf drei kleinen Rädern, die einzeln angetrieben werden und sich unter einer runden Plattform verstecken. Damit meistert er jedes Manöver. Ein besonderes Highlight des unermüdlichen Helfers: In der Hüfte und im Hals stecken innovative Kugelgelenke, die sich die IPA-Experten haben patentieren lassen. Damit kann sich der Roboter bücken, ohne das Gleichgewicht zu verlieren. Wie beim Menschen verschiebt sich beim Beugen ein Teil des Körpers nach hinten – so fällt der »Care-O-bot 4« selbst dann nicht um, wenn er eine Last am ausgestreckten Arm hält.

Modulare Ausstattung

Um das System noch preiswerter zu machen, entschieden sich die Ingenieure vom IPA für einen modularen Aufbau: Man kann den smarten Helfer, je nach gewünschter Leistung, zusammenstellen. Geht es lediglich um den Transport von Gegenständen, kann man zum Beispiel auf die  Arme verzichten und stattdessen ein Tablett oder einen Korb aufschrauben. Auch die Anzahl der Sensoren lässt sich den individuellen Erfordernissen anpassen. Man kann eine individuelle Roboterplattform für unterschiedlichste Anwendungen aufbauen – als mobiler Informationskiosk im Museum, Baumarkt oder Flughafen, für Hol- und Bringdienste in Heimen oder Büros oder Sicherheitsanwendungen. »Das Konzept der Modularität orientiert sich an der Realität. In Science-Fiction-Filmen haben Roboter zwar sämtliche Fähigkeiten eines Menschen, doch einen solchen Alleskönner wird es im richtigen Leben nicht geben, zumindest nicht in den nächsten Jahrzehnten«, ist Ulrich Reiser überzeugt. »Der elektronische Diener ist immer ein Spezialist, der nur für bestimmte Aufgaben zuständig ist.«

Ansprechendes Design, leichte Bedienbarkeit

Dementsprechend haben die Konstrukteure den Roboter auch gestaltet. Anders als der französische Zwerg von Aldebaran sollte er nicht wie ein Mensch aussehen. »Das weckt falsche Erwartungen«, sagt Reiser. Dennoch wirkt der »Care-O-bot 4« mit seinem schlanken Körper, den beiden seitlich angebrachten Armen und Kopf freundlich. Seine klaren Linien machen ihn zu einem Hingucker. Für die ansprechende Erscheinung hat das Stuttgarter Unternehmen Phoenix Design gesorgt. Großen 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 der Helfer einen Touchscreen auf seinem Kopf, der leicht zugänglich ist.  Durch einfache Mittel kann der »Care-O-bot 4« sogar Stimmungen ausdrücken. Das ermöglichen vor allem ausdrucksstarke Augen, die auf dem Touchscreen an seinem Kopf zu sehen sind. Zudem beherrscht er einfache Gesten wie Nicken oder Kopfschütteln, die jeder sofort versteht.

Sprach-, Personen- und Gestenerkennung

Der elektronische Butler hat exzellente Manieren: Er wahrt stets höflich Distanz, bleibt diskret im Hintergrund, wenn er nicht gebraucht wird, und verbeugt sich schon mal. Außerdem teilt er mit, ob er ein Kommando verstanden hat und was er gerade tut. Da der Roboter mit Kameras und Mikrofonen für die Sprach-, Personen- und Gestenerkennung ausgestattet ist, lässt er sich sogar mit Worten oder Bewegungen bedienen.

Ein fertiges Produkt ist der »Care-O-bot 4« jedoch nicht. Er dient in erster Linie als eine ausbaufähige Forschungsplattform mit Grundausstattung. Die Stuttgarter Forscher wollen, dass möglichst viele Wissenschaftler das System nutzen, um dessen Einsatzmöglichkeiten stetig zu erweitern.

Dennoch denkt Reiser auch an eine kommerzielle Nutzung. Der Roboter-Experte spielt mit dem Gedanken, zusammen mit Kollegen eine eigene Firma zu gründen. Seiner Ansicht nach ist die Technologie inzwischen weit genug, um Geschäftsmodelle entwickeln zu können. In den USA sind schließlich bereits Dutzende Robokuriere im Einsatz, die in Krankenhäusern das Essen in die Zimmer liefern. Der Stuttgarter Roboter ist vielseitiger als diese Apparate und soll vor allem älteren Menschen zu Hause helfen. Doch dafür müssen die Kosten noch weiter sinken.

Text: Klaus Jacob