Roboter zur Rettung

In dieses brennende Gebäude stürmen, den gefährlichen Chemikalienaustritt beseitigen oder den verbarrikadierten Killer ausfindig machen? Vielleicht sollten wir Robbie machen lassen.

Stationäre Fließbandroboter haben sich in amerikanischen Fabriken seit Jahrzehnten bei akribischen und/oder sich betäubend wiederholenden Arbeiten bewährt. Können sie in die reale Welt eintreten (oder ausrollen) und weit schwierigere Aufgaben in unbekanntem Terrain übernehmen?

Roboter-Studenten und ihre Designer von Colleges auf der ganzen Welt hatten die Möglichkeit, ihr Metall auf der International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI) zu testen, einer halbjährlichen Zusammenkunft von 2.600 KI-Forschern, die kürzlich im höhlenartigen Washington State Convention and Trade Center in Seattle zusammentrat.



Auch wenn es nach Spaß und Spiel erscheinen mag, war das Ziel immer noch ernst – den Stand der Robotik voranzutreiben. Kommerziell steht die mobile Robotik noch in den Startlöchern. ActivMedia Research aus Peterborough, NH, sagt jedoch voraus, dass der Umsatz mit mobilen Robotern um 2.500 Prozent von 665 Millionen US-Dollar im Jahr 2000 auf 17 Milliarden US-Dollar im Jahr 2005 steigen wird.

Auf einigen Baustellen sind bereits hochpreisige Roboterwächter, Bombenentsorger und Krankenhausmitarbeiter unterwegs. Und schon bald könnten mobile Roboter alltägliche Aufgaben als Staubsauger, Rasenmäher oder sogar Taxifahrer übernehmen. Die Zahl der mobilen Roboter in der Belegschaft soll bis 2005 auf 865.000 anwachsen, sagt ActivMedia-Analyst Harry Wolhandler.

Ernster Spaß

Nirgendwo war das Potenzial der Roboter deutlicher als beim IJCAI Robot Rescue-Wettbewerb, bei dem die Rettung von Verletzten in eingestürzten Gebäuden simuliert wird. Verschiedene Arten von Robotern durchliefen drei Testparcours mit zunehmendem Schwierigkeitsgrad, die vom National Institute of Standards and Technology (NIST) entworfen wurden. Der Wettbewerb wurde gemeinsam von der American Association for Artificial Intelligence (AAAI) und dem RoboCup, einem jährlichen Robotik-Fußballwettbewerb, gesponsert.

Wie weit kann das menschliche Auge an Land sehen?

Der oder die Roboter jedes Teams hatten 25 Minuten Zeit, um den Kurs zu bewältigen, Attrappen zu lokalisieren, die verletzte Personen simulieren, und zurückzukehren, um den Standort jedes Opfers zu melden. Die Teams reichten von vollständig autonomen bis hin zu vollständig ferngesteuerten oder ferngesteuerten Robotern. Weitere Punkte wurden für Autonomie vergeben, also für das Vertrauen auf die KI-Programmierung eines Roboters, um auf sich ändernde Situationen zu reagieren.

Könntest du auf Jupiter gehen?

Wir haben uns für das Roboter-Such- und Rettungsmodell entschieden, weil wir versuchen, all diese spielbasierten KI-Bemühungen auf reale Probleme zu konzentrieren, sagt Adam Jacoff, Maschinenbauingenieur bei NISTs Abteilung für intelligente Systeme in Gaithersburg, MD.

Im einfachsten Kurs mussten Roboter einen einfachen zweidimensionalen labyrinthartigen Bereich durchqueren und Opfer mit simulierten Lebenszeichen lokalisieren. Ein Dummy könnte einen Finger haben, der sich bewegt, ein anderer würde stöhnen, aber keine Bewegung haben. Die Roboter mussten diese Hinweise verwenden, um festzustellen, welche Opfer leben oder tot waren.

Dann wurden den Parcours immer mehr Hindernisse und Gefahren hinzugefügt, darunter Wände, die einstürzen könnten, Trümmer auf dem Boden, die die Mobilität einschränkten, und verschiedene Ebenen, die über Rampen und Treppen erreichbar sind, sowie Opfer in den oberen Ebenen. Das war natürlich eine besondere Herausforderung für Roboter, die Räder für die Mobilität verwenden.

Während Roboter noch nicht zum Bergen von Verletzten oder Erste-Hilfe-Maßnahmen eingesetzt werden können, können sie die Orte von Opfern und Gefahren kartieren, um die Risiken für menschliche Retter zu verringern. Einige Roboter laden die gesammelten Informationen bei ihrer Rückkehr in das Computersystem des Retters hoch; Ferngesteuerte Roboter, die mit einer Farbvideokamera ausgestattet sind, ermöglichen es dem Bediener, in Echtzeit zu sehen, was der Roboter sieht.

Von den sechs teilnehmenden Teams (gegenüber drei im Vorjahr) erhielt ein Team der Sharif-Universität in Teheran, Iran, einen technischen Leistungspreis für die Mobilität seines Roboters, der mit Panzerprofilen erreicht wurde, die es dem Kettenfahrzeug ermöglichten, die schwierigeren Teststrecken zu bewältigen .

Ein Team des Swarthmore College in Swarthmore, PA, erhielt ebenfalls einen technischen Leistungspreis für seinen innovativen Einsatz von KI. Durch den Einsatz von zwei autonomen Robotern war das Swarthmore-Team in der Lage, mehr Fläche zu fegen und die Ressourcen des menschlichen Retters zu maximieren. Die kleinen zylindrischen Roboter waren auch in der Lage, dreidimensionale Bilder aufzunehmen, die später vom menschlichen Bediener mit 3-D-Viewern betrachtet werden konnten. Aber weil die Roboter Räder verwendeten, war es für sie schwieriger, die schwierigeren Strecken zu bewältigen.

Sie haben auch gerollt/rann

Teams, die sich entschieden haben, nicht an Wettkämpfen teilzunehmen, zeigten immer noch Roboter, die früher als die meisten andere Jobs in der realen Welt bekommen könnten, berichtet Tucker Balch, stellvertretender Vorsitzender des RoboCup 2001 und Informatikprofessor an der Georgia Tech. Ein Team der University of Minnesota demonstrierte winzige Roboter von der Größe einer Taschenlampe mit Rädern an beiden Enden, die verwendet werden können, um in kleine, enge Räume zu gelangen, um unter Trümmern eingeschlossene Opfer zu finden.

Hiroaki Kitano, Projektleiter des Kitano Symbiotic Systems Project bei Japan Science and Technology Corp. in Tokio und Gründer des RoboCup-Wettbewerbs, demonstrierte einen humanoiden Roboter namens PINO, der eher wie ein Mensch geht, als wie ein etwas gebeugter von bestehenden zweibeinigen Robotern, wodurch weniger Energie benötigt wird.

asimovs regeln der robotik

PINO läuft auf einem Pentium III-Computer, der mit seinem zweibeinigen Körper verbunden ist. Es umfasst auch ein Vision-System zur Erkennung von Objekten und Sensoren, die es dem Roboter ermöglichen, seine Körperhaltung, sein Gleichgewicht, seinen Schwung und seine Fußkräfte zu messen. Jeder Fuß verfügt über acht einzelne Sensoren und der Roboter verwendet insgesamt 26 Gelenkwinkelpotentiometer. Der Schlüssel zu PINO ist jedoch ein genetischer Algorithmus, der es dem Roboter ermöglicht, von selbst zu gehen, sagt Kitano.

Eines der unbeschwerteren Beispiele für Robotik war der Hors d'oeuvres-Wettbewerb, bei dem von Robotern serviertes Essen bei einem Scheinempfang angeboten wurde. Die Teams konnten jede gewünschte Technologie verwenden, aber jeder Roboter musste nur den Menschen Nahrung anbieten, keine leblosen Objekte.

NIST hat auch eigene Robotik-Projekte. Wir haben einen Humvee, der autonom fahren kann, sagt Jacoff. Es ist für Rettungseinsätze gedacht, aber auch für Situationen, in denen ein Mensch zu weit vom Roboter entfernt ist, um in Echtzeit zu kommunizieren – beispielsweise im Weltraum.

Wenn die Menschen nicht die ersten sind, die den Staub des Mars betreten, wird es wahrscheinlich daran liegen, dass wir Robbie es tun lassen.

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