Anwendungen.
[V.I.13]
Abb. I.15: DARwIn-OP mit technischen Daten
[V.I.14]
DARwIn-OP ist ein humanoider Roboter mit Fokus auf angewandter Forschung und Lehre. Alle eingebauten Soft- und Hardwarekomponenten stehen unter einer Open-Source Lizenz. Programmiersprachen sind C++, Python, LabView, matlab oder Roboplus, die in-house Software von Robotis. Auch hier gibt es eine Entwickler-Plattform namens „robotsource“.
Abb. I.16: Darwin Mini mit technischen Daten
Darwin Mini ist ein über eine Android-App mittels Bluetooth steuerbarer Mini-Roboter. Er ist als Bausatz erhältlich, frei programmierbar und lässt sich ganz nach den Benutzerwünschen aufbauen.
[V.I.15]
Abb. I.17: Professor Einstein mit technischen Daten
Professor Einstein ist ein humanoider Unterhaltungsroboter, der auf individuelle Konversationen spezialisiert ist. Der Roboter ist in der Lage zu laufen, zu gestikulieren und vorhandene Gesichtsstrukturen für den Ausdruck von Emotionen zu nutzen. Die Roboter-Mensch Interaktion kann ebenso über Smart-Devices erfolgen, Voraussetzung dafür ist die Nutzung der „Stein-O-Matic App“.
I.3.1 SoftBank Robotics
Zwei humanoide Roboter haben mittlerweile anwendungsübergreifend eine große globale Verbreitung erreicht. Beide werden von der Firma SoftBank Robotics hergestellt und sind sowohl in der Forschung als auch im täglichen Einsatz sichtbar. Diese beiden Roboter, NAO und Pepper, werden in den folgenden Abschnitten detailliert vorgestellt.
I.3.1.1 NAO
NAO ist bereits seit 2006 als der erste humanoide Roboter aus dem Haus SoftBank Robotics verfügbar. Er ist 58 cm groß und verfügt über einen beweglichen Körper, der ihm eine relativ große Beweglichkeit ermöglicht. Sollte NAO einmal hinfallen, kann er problemlos wieder aufstehen. Das ermöglichen ihm viele einzelne Motoren in seinen Gelenken. Abb. I.18 zeigt NAO mit seinen Bestandteilen.
Abb. I.18: NAO und seine technischen Daten
Herzstück für die Kommunikation mit Menschen sind NAOs vier Mikrofone und seine zwei Lautsprecher. Die Kommunikation kann jedoch auch über haptische Eindrücke eingeleitet werden, welche NAO über insgesamt 11 Tastsensoren, wahrnimmt. Diese befinden sich am Kopf, an den Händen und den Füßen. Zwei Ultraschallsensoren helfen NAO außerdem, seine Umgebung abzusuchen und mögliche Hindernisse zu erkennen. Visuelle Eindrücke nimmt NAO über zwei Kameras wahr, die sich nicht in seinen Augen, sondern auf Mund- und Stirnhöhe befinden. An der Stelle seiner Augen befinden sich dafür mehrere LEDs,10 die durch ihre Farbgebung dem menschlichen Gegenüber signalisieren, ob NAO aufnahmefähig ist, etwas verstanden hat, oder ob etwa eine Fehlermeldung aufgetreten ist. Abb. I.19 stellt die für NAO.V6 Roboter werkseitig eingestellten ‚Kommunikationsfarben‘ dar.11
Abb. I.19: Die Kommunikationsfarben von NAO.V6
Von NAO wurden seit seiner Markteinführung immer wieder überarbeitete Versionen mit verschiedenen Prozessoren, Kameras sowie Freiheitsgeraden entwickelt. Die neueste Version ist NAO.V6. Sie erschien 2018 auf dem Markt und unterscheidet sich von den Vorgängermodellen durch einen stärkeren Akku, eine bessere Rechenleistung und hochwertigere Kameras. Außerdem arbeitet NAO.V6, genau wie sein großer Bruder Pepper, mit einer höheren Version des Betriebssystems NAOqi 2.8 (NAO.V6) bzw. NAOqi 2.9 (Pepper).
Frühere NAO-Versionen, z.B. NAO.V3, unterscheiden sich abgesehen von der äußeren Körperfarbe kaum von den neuen Modellen. Lediglich die zu Grunde liegenden NAOqi-Versionen haben sich verändert.
NAOs große Popularität ist zu einem großen Teil der Tatsache geschuldet, dass er sowohl leicht mit einer visuellen Programmierumgebung entwickelt, zugleich aber auch uneingeschränkt durch verschiedene Programmiersprachen programmiert werden kann. Die visuelle Programmierung Choregraphe, die nach einem Baukastensystem aufgebaut ist, hat sich auch für Neulinge der Robotik und des Programmierens als guter Einstieg bewiesen und bietet gleichzeitig für Fortgeschrittene die Möglichkeit, erste Schritte in der Programmierung des Roboters mit Python zu gehen (siehe Abschnitt V.4.1).
Abb. I.20: Schnappschuss vom RoboCup 2016
Neben der visuellen Programmierung über Choregraphe lässt sich NAO auch frei über die Programmiersprachen C++, Python und Java programmieren. Die Teilnehmer des RoboCups arbeiten beispielsweise mit C++, was die Möglichkeiten des Roboters allumfänglich ausschöpft, dem Programm jedoch auch eine enorme Komplexität verschafft.
Neben zahlreichen Forschungsprojekten und dem Einsatz in speziellen Labor-Settings an Universitäten wird NAO auch in den Bereichen Gesundheit und sogar im Kundenservice eingesetzt. In der Bildung allerdings beziehen sich die meisten Einsatzmöglichkeiten auf die Verwendung von NAO-Robotern als Werkzeug zur Erlangung bzw. Verbesserung des algorithmischen Denkens von Schülern und Studenten.
Eine besondere Form dieser Werkzeugnutzung ist der RoboCup. Seit 2007 nehmen zahlreiche, vorwiegend universitäre, Teams an dieser ‚Roboter-Fußballweltmeisterschaft‘ teil, nicht etwa um zu zeigen, wie gut Roboter Fußball spielen können, sondern um ihre höchst anspruchsvollen Programme auf den Prüfstand zu stellen.
I.3.1.2 Pepper
Pepper kann mit seinen 1,20 m Körpergröße als ‚großer Bruder‘ von NAO betrachtet werden. Er wurde ebenfalls von der Firma SoftBank Robotics entwickelt und nutzt, zumindest für alle Modelle, die vor 2019 hergestellt wurden, die von NAO bekannte Entwicklungsumgebung Choregraphe. Seit 2019 werden zusätzlich Pepper-Modelle ausgeliefert, die per Android/Java programmiert werden. Abb. I.21 stellt Pepper mit seinen wesentlichen Komponenten dar.
Rein äußerlich sieht man, abgesehen von einer permanent sichtbaren Anzeige der identifizierten Benutzer-Spracheingabe über eine „Speech Bar“ auf dem Tablet und der Nutzung der Schulter-LEDs anstelle der Augen-LEDs bei Pepper-Modellen unter Android keine gravierenden Unterschiede zwischen diesem und früheren Pepper-Modellen.
Abb. I.21: Pepper und seine Komponenten
Pepper ist räumlich ziemlich flexibel einsetzbar. Dies gilt jedoch primär für das Innere von Gebäuden. Außeneinsätze sind dagegen problematisch wegen Peppers Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen
