Der 'Tischtennisroboter' war auch auf der Hannover Messe 2017 ein Hingucker. was so spielerisch aussieht hat jede Menge Ingenieure beschäftigt, die die dahinterliegende Steuerung 'intellligent' gemacht haben.
Foto: Erik Schäfer

Interviews

Interagierende Maschinen

Sie haben den Tischtennis-Roboter von Omron schon gesehen? Nein? K&E befragte dazu Tim Foreman, European R&D Manager Omron Europe.

Herr Foremann, Ihr Tischtennis-Roboter ‚Forpheus‘ kann sich dem Spielvermögen des Gegenspielers anpassen. Was genau steckt da technologisch dahinter?

Tim Foreman: Hinter dieser Technologie steht das Gesamtkonzept der i-Automation von Omron. Es beinhaltet vor allem integrierte Lösungen, mit denen sich eine Maschine bauen lässt, die tatsächlich Tischtennis spielen kann. Zudem ist sie in der Lage, mit dem Menschen zu interagieren. Es gibt eine Maschine und einen Spieler. Der Spieler kann die Maschine aber auch bedienen. Denn diese ist intelligent, was es ihr ermöglicht, die Fähigkeiten des Bedieners/Tischtennisspielers zu erkennen und sich ihnen anzupassen. Um das zu erreichen, analysiert die Maschine über neuronale Netzwerke und Kameras die Bewegungen und die Körperhaltung ihres Gegenübers.

Die steroskopische 3D-Kamera erfasst die Flugbahn und Geschwindigkeit des Balls…und jetzt kommt die Künstliche Intelligenz ins Spiel…

Die Geschwindigkeit des Balls wird erfasst, um vorherzusagen, wo er auftrifft, damit der Roboter ihn zurückschlagen kann. Diese Informationen werden jedoch nicht dazu verwendet, um die Fähigkeiten des Spielers zu ermitteln. Denn die Kameras, mit denen diese erkannt werden, werden von den neuralen Netzwerken ge­steuert.

Ich möchte etwas genauer auf die Steuerung eingehen, die Sie mit KI ausgestattet haben. Nach welchem Prinzip ‚lernt‘ diese Steuerung, gegen einen beliebig gut oder schlecht spielenden Menschen zu spielen?

Wie jedes neurale Netzwerk muss der Controller zunächst trainiert werden. Das geschah offline und nicht in Echtzeit. Gegen den Roboter sind ungefähr 100 Spieler angetreten. Wir haben ihm die Information gegeben, ob es sich um Anfänger, Fortgeschrittene oder Profis handelt. Danach konnte der Roboter die Fähigkeiten eines neuen Spielers automatisch in Echtzeit erkennen. Dies bedeutet, dass er sich jedem Spielniveau sofort anpasst, auch wenn sein Gegner anfangs schwach und später auf Weltklasseniveau spielt.

Dazu hat ein Team aus japanischen Ingenieuren zusammengearbeitet. Wie sah hier die Arbeitsteilung aus?

Der Roboter wurde von unserem unternehmenseigenen Forschungslabor in Japan entwickelt und gebaut.

…die Rede ist von neuronalen Netwerken und dass der Roboter sogar den Gemütszustand seines Gegenüber analysiert und sein Spiel dementsprechend anpasst. Das müssen Sie mir technisch bitte genauer erklären…

Es gibt zwei ständige Mustererkennungen. Eine konzentriert sich auf die Tischtennisfähigkeiten. Hierzu verfolgen die Kameras die Körperhaltung des Spielers und ermitteln dessen Können. Zudem setzen wir die bewährte OKAO-Software von Omron ein. Das ist unsere Software zur Gesichtserkennung, die in vielen Geräten installiert ist. Diese Software hat auch der Roboter. Sie erfasst nicht nur den Gesichtsausdruck des Bedieners, sondern ermittelt auch dessen Gemütszustand, etwa ob er zufrieden oder aggressiv ist. Auf Basis dieser Informationen passt der Roboter dann sein Verhalten an.

Welchen ‚ernsthaften‘ Einsatzzweck planen Sie mit Ihrer Steuerung? Geht es Richtung Roboter- oder eher in Richtung Maschinensteuerung?

Dieser Tischtennisroboter ist Ausdruck unserer Vision, wohin diese Technologie gehen könnte. In unseren eigenen Fabriken denken wir bereits darüber nach, eine solche Gesichtserkennung zu implementieren oder vielleicht in naher Zukunft die Fähigkeiten einer Person, die ein Produkt montiert, zu erkennen, um so etwa eine Betriebsanleitung je nach Fähigkeitsniveau anpassen zu können. Aber das steht bisher nur auf unserer Roadmap und wurde noch nicht umgesetzt.

Das bedeutet, dass irgendwann auch eine Maschine erkennt, wie ihr menschlicher Bediener ‚drauf ist‘. Wozu sollte das die Maschine wissen?

Die Idee hinter dieser visionären Demonstration ist, dass die Maschine es dem Bediener ermöglicht, seine Arbeit besser zu verrichten. Dazu gehört auch, dass sie seinen Gemütszustand erkennt.

Forschungsergebnisse zeigen, dass glückliche oder positive Menschen leistungsfähiger sind als andere. Es ist also nicht das Resultat, das eine Person glücklich macht, sondern eine glückliche Person erbringt gute Resultate. Die Maschine kann ihr Verhalten so anpassen, dass eine Person optimistisch gestimmt ist, was sich wiederum positiv auf das Arbeitsergebnis auswirkt.

Anhand Ihres Demomodells lernen doch sicher auch Ihre Ingenieure, um die Steuerung immer ‚intelligenter‘ werden zu lassen. Was lässt sich davon auf eine Maschinensteuerung übertragen?

Wir beschäftigen uns unter anderem auch mit tiefem Lernen oder fortgeschrittenen Technologien und der Frage, wie und wann wir sie in die Steuerung von Maschine integrieren können. Dabei geht es vor allem um die Interaktion mit der Maschine selbst und nicht unbedingt mit dem Bediener. Deshalb entwickelt Omron einen Controller mit künstlicher Intelligenz. Derzeit unternehmen wir erste Schritte zur Umsetzung datenwissenschaftlicher Reaktionen in Maschinen, um beispielsweise zu verhindern, dass qualitativ minderwertige Teile hergestellt werden.

Wann ist es denn soweit, bis erste intelligente Steuerungen in unseren Produktionshallen eingesetzt werden?

Ein erstes Produkt wird im Sommer dieses Jahres auf den Markt kommen.

Erik Schäfer

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