„Man könnte sagen, wir bringen ein menschliches Gehirn in die Maschine“

„Man könnte sagen, wir bringen ein menschliches Gehirn in die Maschine“

25. November 2019 0 Von Horst Buchwald

Man könnte sagen, wir bringen ein menschliches Gehirn in die Maschine“

New York, 25.11.2019

MIT-Forscher um Joa Ramos haben mit einem neuartigen Telebetriebssystem demonstriert, das ein zweibeiniger Roboter sich die physischen Fähigkeiten eines menschlichen Bedieners “leihen” kann, um sich besser bewegen zu können.

Das System funktioniert wie die haptischen Anzüge aus dem Spielberg-Film “Ready Player One”. Aber während die Anzüge im Film verwendet wurden, um Menschen mit ihren VR-Avataren zu verbinden, verbindet der MIT-Anzug den Bediener mit einem echten Roboter.

Der Roboter heißt Little HERMES und besteht derzeit nur aus einem Paar kleiner Beine, etwa ein Drittel so groß wie die eines erwachsenen Menschen. Der Roboter kann treten und an Ort und Stelle springen oder eine kurze Strecke gehen, während er von einem Portal gelenkt und unterstützt wird. Das sei auf den ersten Blick zwar nicht beeindruckend, so die Forscher, doch eben dieser Ansatz könnte dazu beitragen , das Roboter in naher Zukunft in Katastrophensituationen eingesetzt werden können.

Ramos und Mitarbeiter erklären, dass trotz der jüngsten Fortschritte der Aufbau völlig autonomer Roboter mit motorischen und Entscheidungsfähigkeiten, die mit denen des Menschen vergleichbar sind, vorerst noch eine langfristige Herausforderung bleibt. Allerdings könnte ein fortschrittlicheres Telebetriebssystem die bisher erzielten Ergebnisse stark verbessern helfen.

Hintergrund: Die Forscher, João Ramos, heute Assistenzprofessor an der University of Illinois in Urbana-Champaign, und Sangbae Kim, Direktorin des Biomimetic Robotics Lab des MIT, beschreiben das Projekt in der aktuellen Ausgabe von Science Robotics. In dem Papier argumentieren sie, dass die bisher eingesetzten Teleoperationssysteme oft nicht effektiv die Bewegungen des Bedieners mit denen eines Roboters abgleichen können. Darüber hinaus bieten herkömmliche Systeme dem menschlichen Teleoperator keine physische Rückmeldung darüber, was der Roboter tut. Ihr neuer Ansatz geht auf diese beiden Einschränkungen ein. Um zu sehen, wie es in der Praxis funktionieren könnte , bauten sie Little HERMES.

Anfang des Jahres schrieben die MIT-Forscher einen ausführlichen Artikel für IEEE Spectrum über das Projekt, zu dem Little HERMES und auch sein großer Bruder HERMES (for Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System) gehören.

In dem aktuellen Artikel beschreiben sie die beiden Hauptkomponenten des Systems:

„Wir bauen ein telerobotisches System, das aus zwei Teilen besteht: einem Humanoiden, der zu einem wendigen, dynamischen Verhalten fähig ist, und einer neuartigen Zweiwege-Mensch-Maschinen-Schnittstelle, die Ihre Bewegungen an den Roboter und die Bewegungen des Roboters an Sie sendet. Wenn der Roboter also auf Schutt tritt und beginnt, das Gleichgewicht zu verlieren, fühlt der Bediener die gleiche Instabilität und reagiert instinktiv, um ein Herunterfallen zu vermeiden. Wir erfassen dann diese physische Reaktion und senden sie an den Roboter zurück, was ihm hilft, auch Stürze zu vermeiden. Durch diese Mensch-Roboter-Verbindung kann der Roboter die angeborenen motorischen Fähigkeiten des Bedieners und sekundenschnelle Reflexe nutzen, um seinen Halt zu erhalten. Man könnte sagen, wir bringen ein menschliches Gehirn in die Maschine“.

https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/humanoids/mit-little-hermes

Hier sind Aufnahmen der Experimente, die zeigen, wie Little HERMES an Ort und Stelle tritt und springt, ein paar Schritte vorwärts und rückwärts geht und balanciert. Schauen Sie bis zum Ende zu, um eine Zusammenstellung von erfolglosen Schrittversuchen zu sehen.

Im neuen Science Robotics Paper erklären die MIT-Forscher, wie sie eine der wichtigsten Herausforderungen für die Effektivität ihres Telebetriebssystems gelöst haben:

Die Herausforderung dieser Strategie besteht darin, die Bewegung des menschlichen Körpers richtig auf die Maschine abzubilden und gleichzeitig den Bediener darüber zu informieren, wie genau der Roboter die Bewegung reproduziert. Daher schlagen wir eine Lösung für diese bilaterale Feedbackpolitik vor, um einen zweifüßigen Roboter zu steuern, der Schritte macht, springt und synchron mit einem menschlichen Bediener geht. Eine solche dynamische Synchronisation wurde erreicht, indem (i) die Kernkomponenten der menschlichen Bewegungsdaten in Echtzeit auf die Proportionen des Roboters skaliert wurden und (ii) Rückkopplungskräfte auf den Bediener angewendet wurden, die proportional zur Relativgeschwindigkeit zwischen Mensch und Roboter sind.

Little HERMES macht jetzt seine ersten Schritte, im wahrsten Sinne des Wortes, aber die Forscher sagen, dass sie hoffen, Roboterbeine mit ähnlichem Design als Teil eines fortgeschritteneren Humanoiden zu verwenden. Eine Möglichkeit, die sie sich vorgestellt haben, ist ein sich schnell bewegender Vierbeiner, der durch verschiedene Geländearten laufen und sich dann in einen zweibeinigen Roboter verwandeln könnte, der seine Hände benutzen würde, um geschickt Manipulationen durchzuführen. Dies könnte bedeuten, dass einige der Roboter, die die MIT-Forscher in ihrem Labor gebaut haben, zusammengeführt werden, wodurch möglicherweise Hybride Cheetah und HERMEN oder Mini-Cheeta und kleinen HERMEN entstehen.

(https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/mit-cheetah-robot-running

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