Team 2

Mittelpunkt Mensch - Roboterassistenten für eine leichtere Zukunft

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

Robotik wird unsere Welt nachhaltig verändern und ist dadurch zwangsläufig eines der zentralen gesellschaftlichen Zukunftsthemen. Nichtsdestotrotz ist sie bis heute nur für einige wenige verfügbar. Enorme Kosten, schwierige Programmierung und Nutzung, sowie grundlegende technologische Beschränkungen, welche u.a. die absolute Trennung zwischen Mensch und Roboter durch Schutzzäune bedingen, sind schier unüberwindliche Hürden. Wie kann diese komplexe Technologie nun der Allgemeinbevölkerung oder gar Manufakturen in Schwellen- und Dritte Welt-Länder zugänglich gemacht werden?

Im Grunde stagnierte der Stand der Technik in der Robotik seit nunmehr 30 Jahren. Sie bietet vom Menschen abgeschottete, extrem teure unflexible Lösungen zum exakten Positionieren (Beispiel: Schweißpunkte setzen) und dem Folgen von Bahnen (Beispiel: Lackieren) hinter Schutzzäunen. Jedoch sollten Roboter ursprünglich -- die Grundideen gehen auf große Denker wie beispielsweise Leonardo Da Vinci oder Gottfried Wilhelm Leibniz zurück --, wie der aus dem westslawischen entlehnte Begriff robota (Fronarbeit bzw. ursprünglich Arbeit) ja bereits verdeutlicht den Menschen unterstützen und ihn von belastenden Aufgaben, also im Grunde der Sklavenarbeit, befreien. Hierfür müssen Roboter zugänglich, flexibel und skalierbar sein. Technisch gesprochen bedeutet dies, dass sie einfach bedienbar sind und für verschiedenste Anwendungen Einsatz finden. Darüber hinaus müssen bekannte Lösungen auf ähnliche Problemstellungen anpassbar und anwendbar sein. Und genau zu diesem ursprünglichen Ziel wollen die Nominierten die Robotik in den nächsten Jahren zurück bringen.

Geleitet und inspiriert von dieser Vision forschten Prof. Dr.-Ing. Sami Haddadin, Dr. med. (Univ. Debrecen) Simon Haddadin und Dipl.-Inf. Sven Parusel jahrelang gemeinsam am renommierten Institut für Robotik und Mechatronik des DLR mit anschließendem Technologietransfer und Weiterentwicklung in ein gemeinsam gegründetes Start-Up. Stets war das Ziel: Das erste System einer völlig neuen Generation von kostengünstigen, sicheren, intelligenten, aktiv unterstützenden Werkzeugen für Menschen zu entwickeln. Zunächst als Kollege in der Fabrik, später für Serviceanwendungen, um Ältere oder Kranke zu unterstützen und schlussendlich als Helfer im Alltag.

Auf der Hannover Messe 2017 wurde dann FRANKA EMIKAs „Powertool“ Panda vorgestellt. Das System wurde aufbauend auf der vollständig in Deutschland entstandenen, weltweit einzigartigen Robotertechnologie entwickelt und wird nun in Serie im Allgäu produziert. Das System lässt sich wie ein Smartphone über Apps bedienen und binnen Minuten auf neue Aufgaben einlernen - und dies ohne jedwede Robotikkenntnisse. Dabei ist das System derart feinfühlig, dass es direkt neben dem Menschen komplexe Arbeiten übernehmen kann, die ihm vom Lehrer Mensch gezeigt werden.

Die ultraleichte, modulare FRANKA EMIKA Technologie kann nun für die Robotik eine Bedeutung erlangen, wie die Einführung der PCs und Apps zu ihrer Zeit. Das System besitzt in jedem Gelenk ein dem muskulären Apparat nachempfundenes Sensorkonzept zur Interaktion mit der realen Welt. Diese hochempfindliche Feinfühligkeit erlaubt eine Nachgiebigkeit und Reaktivität durch ein künstliches zentrales Nervensystem sowie eine Lernfähigkeit sensormotorischer Fähigkeiten mittels neuartiger Algorithmen des Maschinellen Lernens. Sogar kollektives Lernen durch die Vernetzung von Systemen wird nun erstmals möglich, also das voneinander Lernen. Um die komplexen Eigenschaften Feinfühligkeit, Vernetzung, Interaktion und Lernen wirklich zu beherrschen, haben die Nominierten unter anderem ein neuartiges Programmier- und Interaktionsparadigma entwickelt. Der Mensch wird zum Lehrer des Roboterhelfers um ihn zu einem nützlichen und effektiven Werkzeug nach seinen Wünschen einzusetzen. In gestarteten Projekten werden die Roboterassistenten nun sogar in Behindertenwerkstätten und zur Pflege von ALS Patienten eingesetzt.

Die Notwendigkeit für unsere Gesellschaft Assistenzsysteme flächendeckend einzusetzen um die Herausforderungen der Zukunft – wie den demografischen Wandel, den weltweiten Wettbewerb oder zunehmende Produkt- und Serviceindividualisierung – zu meistern liegen auf der Hand. Allein die stetig zunehmende Anzahl alternder Mitmenschen mit Würde und Sorgfalt zu unterstützen und erstrebenswerterweise eine Zukunft in den eigenen vier Wänden zu ermöglichen, ist aufgrund der drastischen Personalnot heutzutage nicht möglich. Daher entwickeln die Nominierten derzeit den Hausroboter GARMI, der im 3. und 4. Lebensabschnitt den Erhalt der Selbstständigkeit sowie die Entlastung von Pflegekräften gewährleisten soll. Im Rahmen eines langfristig angelegten Projekts in Kooperation mit der Marktgemeinde Garmisch-Patenkirchen wird bis hin zur Errichtung von betreuten Wohnungen diese Entwicklung eine weltweite Strahlkraft erlangen.

Ähnliches möchten die Nominierten auch Trägern von Armprothesen ermöglichen denn bis heute werden durchweg einfache mechanische Greifwerkzeuge hergestellt. Die kostengünstige Armprothese myLimb, die sich derzeit in einer vielversprechenden Testphase befindet ist mit nie dagewesener menschenähnlicher Feinfühligkeit und entsprechenden Schutzreflexen ausgestattet. Damit schützt sie den Prothesenträger beispielsweise vor einer heißen Herdplatte. Durch das eingebaute teil-autonome Assistenzverhalten ist das System einfach zu benutzen, dass bisherige Nutzer die Prothese nach kürzester Zeit für zweihändige Vorgänge einsetzen können und nicht erst monatelang mit ihnen trainieren müssen.

Zusammenfassend ist es den Nominierten ein besonderes Anliegen alle Mitglieder unserer Gesellschaft an der Technologie teilhaben zu lassen. Hier liegt auch ein großer Fokus auf Kindern und Jugendlichen, den robonatives, die vergleichbar mit den Digital Natives eine neue gesellschaftliche Epoche, begründen. So kann die Generation der robonatives dafür Sorge tragen, dass die Symbiose aus deutscher Ingenieurskunst und modernster Informatik mit der Robotik eine Schlüsseltechnologie unserer Gesellschaft vorantreibt. Hierzu sind der einfache und kostenfreie Zugang zum Ökosystem über die FRANKA World, sowie die frühestmögliche Ausbildung der jungen Leute in der FRANKA Academy notwendig. Das Ergebnis werden nie dagewesene Möglichkeiten der Wertschöpfung sein, denn Roboter-Apps können von Start-Ups, Studenten oder Hobbyisten fast ohne eigene Investition entwickelt werden und eröffnen neue kommerzielle und nicht kommerzielle Anwendungsbereiche. Vor allem auch kleine und mittelständische Unternehmen können durch den Zugriff auf derartige Systeme stark profitieren und ihre nationale und internationale Konkurrenzfähigkeit beibehalten.

Die Nominierten arbeiten bereits seit weit über einer Dekade an der Umsetzung ihrer Visionen, wobei Sami Haddadin seit einigen Jahren das Institut für Regelungstechnik an der Leibniz Universität Hannover leitet und nun nach dem Erhalt von Rufen an die Stanford Universität sowie das MIT nach deren Ablehnung einen Ruf auf die Professur für Robotik und Systemintelligenz der Technischen Universität München angenommen hat. Außerdem wurde er zum Gründungsdirektor der „Munich School of Robotics, Machine Learning & Artificial Life“ bestellt. Simon Haddadin leitet als Geschäftsführer die FRANKA EMIKA GmbH mit ihrem Sitz in München, bei der Sven Parusel als „Chief Engineer“ die Abteilung für Software und Regelung leitet.

Die FRANKA EMIKA GmbH hat derzeit über 75 Mitarbeiter in der Forschung- und Entwicklungszentrale in München und wird monatlich durch international renommierte Kollegen erweitert, bindet also nicht nur hervorragenden Nachwuchs sondern zieht auch Experten aus der ganzen Welt an. Ab August 2017 wird das System in die Research Community ausgeliefert und soll als Referenzplattform für die weltweite Wissenschaft dienen. Der Produktionsstandort in Durach beheimatet derzeit ca. 40 Mitarbeiter und ist bereits jetzt dafür ausgelegt 300 Systeme in der Woche zu produzieren. Internationale Entwicklungs-, Support-, Vertriebs-, und Produktionsstandorte befinden sich in fortgeschrittener Planung und werden Anfang kommenden Jahres zunächst für den kommerziellen Einsatz in der Elektronikproduktion von Konsumgütern (PCs, Smartphones etc.) und professionellen Endgeräten (medizintechnische Geräte) eröffnet. Langfristig ist davon auszugehen, dass über 25 Mio. derartiger Assistenzsysteme sich im Einsatz befinden werden, wobei die Nominierten mit einem langfristigen Marktanteil von 10 – 20% rechnen.


Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.
Das Projekt „Mittelpunkt Mensch – Roboterassistenten für eine leichtere Zukunft wurde von „acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V.“ und dem „Deutschen Patent- und Markenamt“ sowie der „Hochschulrektorenkonferenz (HRK)“ eingereicht.

Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier verleiht am 29. November 2017 den 21. Deutschen Zukunftspreis 2017 an eines der drei nominierten Teams.