Bewegung
[V.I.7]
Welche Bewegungen ein humanoider Roboter ausführen kann, ist abhängig von seinem Aufbau und somit von Modell zu Modell verschieden. Da humanoide Roboter nicht nur ein menschenähnliches Aussehen, sondern auch ein vergleichbares Verhalten haben sollen, können viele von ihnen ihren Kopf, ihre Arme oder auch die Beine bewegen. Oft sind diese auch mit flexiblen Gelenken ausgestattet, die eine genauere Nachahmung der menschlichen Bewegung zulassen. Einige können sogar feinere Bewegungen, sowie das Heben und Senken einzelner Finger, das Bewegen der Augen oder das Öffnen und Schließen eines Mundes durchführen.
In ihrer Fortbewegungsmöglichkeit sind humanoide Roboter oftmals noch relativ eingeschränkt, u.a. wegen ihrer begrenzten Akkukapazität. Während die Erkennung von Objekten und deren Umgehung relativ problemlos funktioniert, gestaltet sich die Überwindung oder gar Beseitigung nicht umgehbarer Hindernisse häufig als problematisch. Ebenso stellt das Heben von Gegenständen wie z.B. eines Kugelschreibers, und die anschließende Nutzung desselben, für viele Roboter derzeit eine schwierige Aufgabe dar.
[V.I.8]
NAO und der RoboCup
Durch seine vielen Gelenke besitzt der humanoide Roboter NAO die Fähigkeit, sich nahezu wie wir Menschen bewegen zu können. Er kann aufstehen, sich hinsetzten, laufen, aber auch hinfallen. Durch seinen integrierten ‚Fallschutz‘ versetzt er sich während eines Sturzes in eine Sicherheitspose und ‚verletzt‘ sich so meistens nicht. Dass NAO-Roboter ziemlich beweglich sind, kann man auch daran sehen, dass seit dem Jahr 2008 der RoboCup, also die Roboter Fußballweltmeisterschaften, mit diesem Modell ausgetragen werden.
I.2.2.7 Sensorik/Wahrnehmung
[V.I.9]
Roboter können ihre Umgebung über Sensoren mit unterschiedlichen Funktionen wahrnehmen. Während Kameras als ‚Augen‘ dienen und visuelle Signale einfangen, übernehmen Mikrofone die Wahrnehmung von Geräuschen und Klängen und fungieren somit als ‚Ohren‘ eines Roboters. Wie viele Augen und Ohren ein Roboter hat, kann stark variieren und hängt von seinem vorgesehenen Einsatzgebiet ab. In beiden Schnittstellen zur Umgebung („Eingabe“ und „Ausgabe“) treten fast zwangsläufig Mehrdeutigkeiten, Ungenauigkeiten und Verluste auf, die kompensiert werden müssen. In beiden Fällen besteht eine bewährte Vorgehensweise darin, mehrere Ein- bzw. Ausgabekanäle miteinander zu kombinieren. Auch aus diesem Grund sind gerade humanoide Roboter mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet, die mehrere Kanäle oder menschliche Sinne abdecken, wie z.B. Sehen, Hören und Tasten. Daneben stehen Robotern noch weitere nicht-menschliche Sinne zur Verfügung, darunter Sonar oder Laserabtastung.
I.2.2.8 Gefühle (Haptik)
Roboter können wie wir Menschen auch fühlen, d.h. sie merken wenn sie angefasst werden. In vielen Fällen werden hier einfache Drucksensoren benutzt. Diese registrieren Berührungen und lassen den Roboter in gewisser Weise seine Umgebung ‚spüren‘. Wie viele dieser Sensoren ein Roboter besitzt, oder ob der gesamte Körper damit überzogen ist, variiert zwischen Robotermodellen sowie deren Einsatzszenarien.
[V.I.11]
NAO „fühlt“
NAOs Kopf und Hände (bzw. Handrücken) sind mit jeweils drei taktilen Sensoren ausgestattet, die Berührungen registrieren. Auch seine Füße sind mit taktilen Sensoren (engl. Bumpers) ausgestattet. Darüber hinaus verfügt NAO in seiner Brust über jeweils zwei Ultraschallsender und -empfänger (= Sonar), mit denen er Entfernungen zu Objekten und Hindernissen erkennt. Damit kann er die Distanz zu Objekten in seiner Nähe bestimmen (Reichweite: 80 cm). Weitere Sensoren messen innere Zustände des Roboters, wie z.B. die Temperatur seiner Komponenten oder den Batteriestand.
[V.I.10]
Eine ganz besondere Art solcher taktiler Sensoren kommt von der österreichischen Firma Blue Danube Robotics, welche die sogenannte „Airskin“ erfunden hat. Dabei handelt es sich um taktile Sensoren, die auf verschiedenen Robotertypen, z.B. auf die EOAT (End of Arm Tooling) industrieller Robotern installiert werden können. AIRSKIN hat druckempfindliche und robuste Sensoren und durch diese Sensoren wird die Interaktion von Menschen und Roboter sicherer. So reagiert der Kollisionssensor z.B. bei einer Kollision zwischen Roboter und Mitarbeiter oder einem Objekt innerhalb von wenigen Millisekunden und veranlasst einen Not-Stopp. Außerdem dämpfen die weichen Pads die Kraftwirkungen, die bis zum völligen Stillstand der Maschine auftreten können. Die Installation der Sensoren ist nicht zuletzt auf Grund ihrer Flexibilität relativ unproblematisch.
Abb. I.13: Airskin im Einsatz
I.3 Einfache Humanoide Roboter
In den folgenden Abschnitten sollen einige ausgewählte, marktfertige und im Handel verfügbare humanoide Roboter im Detail vorgestellt werden. Bei diesen Robotern handelt es sich um kleine, extrem handliche Roboter, die z.T. sogar weniger als 40 cm groß sind, aber auch um größere Modelle, die mit 1,20 m Körpergröße dem Menschen in Punkto Körpergröße und Gewicht fast ebenbürtig sind.
[V.I.11]
Während die kleineren Modelle durch ihre Handlichkeit bestechen und nahezu keinerlei logistischen Aufwand benötigen, sind größere Modelle, allein schon aus Gründen der Transportproblematik, weniger flexibel einsetzbar. Wie sich Größe, Logistik und weitere Aspekte auf die Einsatzfähigkeit von humanoiden Robotern auswirken, ist Gegenstand der folgenden Kapitel.
Ein Tipp zur Namensgebung von Robotern
Einfache humanoide Roboter sind, was ihre körperlichen Merkmale angeht, in der Regel geschlechtsneutral. Das sollte sich auch in ihrer Namensgebung widerspiegeln, und es sollten geschlechtsspezifische Namen wie Max oder Emma vermieden werden. Darüber hinaus sollten Roboternamen so gewählt werden, dass sie sprachübergreifend ausgehend vom Schriftbild gleichermaßen ausgesprochen werden können und zudem aus einfachen offenen Silben bestehen. Namen wie YUKI oder CODY für die Roboter des Projekts H.E.A.R.T. erfüllen diese Kriterien par Excellence.
Poppy ist ein bi-pedaler, d.h. sich auf zwei Beinen bewegender, humanoider Roboter als Bausatz mit einem breiten Anwendungsspektrum. Primär wird Poppy für Testanwendungen in Bereichen der Mathematik, Robotik und Mechanik genutzt. Im Gegensatz zu anderen humanoiden Robotern besitzt Poppy anstelle von Gesichtsstrukturen einen LCD-Screen, über den er Ausdrücke seiner Emotionen anzeigen kann.
[V.I.12]
Abb. I.14: Poppy mit technischen Daten
Um mit Poppy zu kommunizieren ist die Nutzung der visuellen Programmierumgebung „Scratch“ oder die direkte Programmierung mit Python notwendig.9 Für den
