Intelligenter Roboter zieht ins „smarte“ Haus

Wenn ein intelligenter Roboterassistent ins „intelligente“ Haus zieht, gewinnt das Haus Hände und Beine und der Roboter neue Fähigkeiten. Für einen Probelauf war im März 2004 der mobile Roboterassistent Care-O-bot® II in das Wohnlabor des „inHaus“-Innovationszentrums für intelligente Haussysteme in Duisburg gezogen. Das erste „Probewohnen“ verlief vielversprechend.

Aktuelle Hubble-Aufnahme des Kometen C/ISON, sie zeigt ihn kurz nach Passage der Jupiter-Bahn © NASA / ESA, J.-Y. Li/ PSI

Else Meier lässt sich auf ihr Sofa sinken. Etwas zu Trinken wäre nicht schlecht: „Care-O-bot: Bring mir bitte Orangensaft!““Ich überprüfe den Saftvorrat.“ Der Roboter nimmt Verbindung zur Küche auf. „Orangensaft nicht vorhanden. Bitte wählen Sie ein anderes Getränk“ Neben dem durchgestrichenen Symbol für Orangenaft erscheinen auf seinem abnehmbaren Touchscreen die Zeichen für Apfelsaft, Birnensaft und Wasser. Else Meier drückt auf „Apfelsaft“. Der Roboter bestätigt und fährt in die Küche, um das Gewünschte zu holen. Kurze Zeit später kommt er mit einem Glas und dem Saft zurück und stellt beides vor Else Meier auf den Couchtisch.

Else Meier ist eine fiktive Person. Den Roboter und das intelligente Haus, das den Inhalt seines Kühlschranks kennt, gibt es tatsächlich. „Care-O-bot®“ II ist eine Entwicklung des Fraunhofer IPA, Stuttgart, das intelligente Haus gehört zum Fraunhofer IMS, Duisburg. Im Moment sind solche Szenarien noch Zukunftsmusik, doch wenn es nach den Fraunhofer-Forschern geht, muss das nicht so bleiben.

Vor der Aktion steht die Planung

Bevor sich der Care-O-bot® II auf einen Befehl hin auf den Weg macht, plant er zunächst alle auszuführenden Schritte bis ins Detail. So beinhaltet beispielsweise Else Meiers einfacher Befehl „Bring mir Orangensaft“ ein ganze Anzahl von Einzelaktionen: Der Roboter muss nicht nur überprüfen, ob überhaupt noch Orangensaft im Haus ist und eventuell eine Alternative anbieten. Er muss auch in Erfahrung bringen, wo sich der Saft befindet, dorthin gelangen, Zimmer- und Schranktüren öffnen, das Getränk erkennen, greifen und transportsicher verstauen, ein Glas für den Saft nicht vergessen, das Glas orten, dort hin fahren … und schließlich Saft und Glas unbeschadet an der gewünschten Stelle absetzen.

Hatschii! Beim Niesen schließen wir unwillkürlich die Augen © CDC

Ehe der Roboter einen Befehl ausführt, bestätigt er ihn akustisch. Während der Ausführung nimmt er seine Umwelt mit seiner Onboard-Sensorik wahr und passt alle Handlungen kontinuierlich an die aktuellen Gegebenheiten an. Die zielgerichtete und zuverlässige Manipulation von Objekten ermöglicht ein neuartiges Sensorsystem, bestehend aus einer Kamera und einem neigbaren Laserscanner. Die Kamera und das zugehörige Bildverarbeitungssystem identifizieren die Objekte, der Laserscanner vermisst sie zusammen mit der Umgebung. Aus diesen Daten generiert ein Bahnplanungsalgorithmus den optimalen Greifpfad für den Roboterarm.

Neben Hol- und Bringdiensten und dem Aufheben oder Anreichen von Gegenständen kann Care-O-bot® II auch weitere Aufgaben ausführen: Die Haustechnik steuern, vergessene Herdplatten ausschalten, Besucher hereinlassen, als Kommunikationsschnittstelle zu Familie und Freunden, aber auch zu medizinischen und öffentlichen Einrichtungen dienen, die Vitalfunktionen überwachen und im Falle eines Falles einen Notruf absetzen oder einfach nur an die Einnahme von Medikamenten oder den Geburtstag der Tochter erinnern. Ist nicht nur eine Gedächtnisstütze gewünscht, bietet sich der Roboter als Gehhilfe an.

Smarter Roboter braucht smarte Umgebung

Eine smarte Umgebung macht einige dieser Funktionen überhaupt erst möglich und vereinfacht viele. So verraten beispielsweise Smart-Labels nicht nur, was im Haus ist, sondern auch, wo es sich befindet. Der Roboter erhält diese Informationen über Funk. Ähnlich kommuniziert er mit intelligenten Mikrowellengeräten, Gefrierschränken, Waschmaschinen, Licht und Heizung oder der Überwachungs- und Schließanlage der Haustür.

Realisiert sind jedoch erst die Navigation, die Handlungs- und Bahnplanung, das Ausführen von Hol- und Bringdiensten, eine einfache Mensch-Maschine-Schnittstelle und die Gehhilfefunktion. Die Integration des Roboters in ein smartes Hausnetz befindet sich noch im Planungsstadium. Die ersten Tests im „inHaus“ stimmen jedoch zuversichtlich. „Care-O-bot hat gezeigt, dass er sich schon jetzt sicher in häuslichen Umgebungen bewegen und seinen Benutzer bei einfachen Assistenzaufgaben unterstützen kann“, stellt Birgit Graf vom Fraunhofer IMS fest. Werden Haus und Roboter vernetzt, lassen sich Roboterfunktionen in die smarte Umgebung auslagern. „Auf diese Art können wir eine kompaktere und günstigere Roboterplattform entwickeln“, so Graf. Diese soll dann in Pilotwohnungen im Dauerbetrieb getestet werden.

Stand: 11.02.2005