Forschung mit Fraunhofer: Ein Roboter als helfende Hand

Technologie zum Nutzen der Menschen einsetzen: Werkstudent Timo Peter arbeitet in unserem Augsburger Büro mit am Forschungsvorhaben „Robotergestützte Interaktionssysteme für Leistungsgewandelte Mitarbeiter“, das MaibornWolff gemeinsam mit Fraunhofer und drei weiteren Organisationen verfolgt.

Neue Vision für Roboter in der Fertigung

Albrecht Lottermoser forscht am Fraunhofer IGCV (Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik) in Augsburg. Sein Schwerpunkt ist die Mensch-Roboter-Zusammenarbeit. Bislang drehten sich seine industriellen Forschungsvorhaben um Fragen der Einsatzmöglichkeiten oder um den sicheren Betrieb von Robotern in der Produktion.

Seit einem Jahr treibt Albrecht Lottermoser eine neue Vision um: Wie können Roboter Menschen helfen, die nicht mehr so leistungsfähig sind? Im Mittelpunkt des vom bayerischen Wirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekts RobIn4LeMi stehen „Robotergestützte Interaktionssysteme für Leistungsgewandelte Mitarbeiter“.

Fraunhofer-Forscher Albrecht Lottermoser beschäftigt sich mit der Frage, wie Roboter beeinträchtige Mitarbeitende in der Fertigung unterstützen können.

Unter „leistungsgewandelte Mitarbeitende“ sind Personen zu verstehen, die etwa nach einem Unfall oder in Folge einer Erkrankung körperlich so eingeschränkt sind, dass sie ihre bisherige Tätigkeit nicht mehr im gewohnten Umfang ausüben können. Ein Beispiel: Kann ein Mitarbeiter in der Montage seinen Arm nach einem Schlaganfall nicht mehr bewegen, fällt die Wiedereingliederung schwer. Oft bleibt nur eine Umschulung.

Hier sucht das Forschungsprojekt nach einer Alternative, die es den Betroffenen ermöglicht, trotz der Einschränkungen an ihrem bisherigen Arbeitsplatz zu bleiben. Technologie ist der Schlüssel dazu. Der Arbeitsplatz in der Montage muss dafür in Zukunft technisch hochgerüstet werden: mit einem Roboterarm, der zum Beispiel Bauteile oder Werkzeuge in unterschiedlichen Positionen anreicht, mit einer Kamera, die das Handtracking ermöglicht, mit Gestensteuerung, mit einer Software, die emotionale Zustände des Menschen erkennt.

Assistenzsysteme müssen sich den Menschen anpassen

Ein komplexes Vorhaben, an dem unter der Regie des Fraunhofer Instituts auch MaibornWolff als Technologie-Partner eingebunden ist. Weitere Kooperationspartner sind die beiden Münchner Startups Tawny und Roboception sowie die Ulrichwerkstätten in Augsburg und Schwabmünchen, die Menschen mit Behinderung beruflich zu rehabilitieren bestrebt sind.

Stefan Zierau bringt seine Expertise als Digital Designer in das gemeinsame Forschungsprojekt ein.

„Die Assistenzsysteme, die wir entwickeln, müssen sich den Bedürfnissen der Leistungswandlung anpassen“, beschreibt Stefan Zierau, Digital Designer bei MaibornWolff, das Ziel. „Habe ich zum Beispiel eine Hand- oder Armbeeinträchtigung, muss mich das System unterstützen, indem es mir Materialien anreicht. Kann ich nicht mehr hören, muss das System wiederum anders reagieren. Das zu erkennen und die dazugehörige Logik aufzubauen, ist neu und Kernstück dieses Projekts.“

In den ersten Phasen des bis Oktober 2023 laufenden Forschungsvorhabens analysierten das Fraunhofer Institut und MaibornWolff die vorhandene Arbeitsplatzsituation für eingeschränkte Mitarbeitende in den Ulrichwerkstätten. „In Interviews haben wir erfragt, wie die Menschen mit dem Roboter-Assistenzsystem interagieren wollen, über Sprache, Touch oder weiteren intuitiven Bedienmöglichkeiten“, beschreibt Albrecht Lottermoser. Sie entwickelten ein Modell, das leistungsgewandelte Mitarbeitende in der Produktion im Hinblick auf ihre Beeinträchtigung klassifiziert. Ziel ist es, damit die Tätigkeiten zu bestimmen, die nicht mehr im vollen Umfang erbracht werden können.

Ein Baukasten für Interaktionssysteme

Aktuell brütet das Team über dem so genannten Interaktionsbaukasten: Sie prüfen, welche Interaktionssysteme sich für einen Einsatz eignen, überführen sie in ein Baukastensystem und implementieren sie als Datenbank, um alle vorhandenen Systeme zu erfassen und auswählen zu können. „In dem Baukasten steckt viel Arbeit drin, da wir viele unterschiedliche Einschränkungen und Körperfunktionen berücksichtigen müssen“, erklärt Albrecht Lottermoser. Insbesondere Arbeitsschritte, die beide Hände erfordern, sind eine Herausforderung für die Forschenden.

Bis der Roboterarm als helfende Hand agieren kann, ist noch viel zu tun. Im Augsburger Büro von MaibornWolff baut Werkstudent Timo Peter gerade am Demonstrator, einem rollbaren Lagertisch, der mit Roboterarm, Touchscreen, Gesten- und Sprachsteuerung sowie einem Kamerasystem, das Eye-tracking ermöglicht, ausgestattet sein wird. Die Architektur für die Plattform, an die alle Assistenzsysteme angebunden sind, steht derzeit im Fokus der Entwicklung. 

Auch Machine-Learning-Ansätze sollen in den späteren Phasen des Forschungsprojekts umgesetzt werden: Das Assistenzsystem soll sich nicht nur dem Mitarbeitenden und seinen Tätigkeiten anpassen können, sondern auch helfen, dass er dazulernt und neue Aufgaben übernehmen kann.

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