Robotik

Projektbeschreibung: Im Rahmen des Moduls „Menschenzentrierte Robotik“ am LPS(Lehrstuhl für Produktsysteme) der Ruhr-Universität Bochum habe ich in einem interdisziplinären Team aus Psychologie-, Informatik- und Maschinenbaustudierenden ein assistives Robotiksystem entwickelt. Ziel war es, einen Roboterarm so einzusetzen, dass er eine Person mit körperlicher Einschränkung bei ihrer Arbeit in einer Behindertenwerkstatt unterstützt und ihre Selbstständigkeit fördert. Die zu unterstützende Person hatte die Aufgabe, Werkteile auf Mängel zu prüfen. Aufgrund einer stark eingeschränkten Handfunktion konnte sie die Teile jedoch weder selbst aufheben noch drehen, um sie von allen Seiten zu betrachten. Unsere Lösung basierte auf einem Piper-Roboterarm und bestand aus folgenden Komponenten: - Der Roboter orientiert sich mit Hilfe von seiner Kamera und QR-Codes die an den Ecken des Tisches geklebt sind. - Der Roboterarm hebt das Werkteil automatisch auf und führt es durch vordefinierte Positionen, sodass es von allen relevanten Seiten inspiziert werden kann. - Die Steuerung erfolgt vollständig über vier Fußpedale: Zwei Pedale blättern durch die Inspektionspositionen (vorherige/nächste), die anderen zwei sortieren das Teil nach der Prüfung entweder in die Box für einwandfreie Teile oder in die Box für mangelhafte Teile. - Am Roboterarm wurde ein Display angebracht, auf dem menschenähnliche Gesichtsausdrücke sowie positives Feedback (z. B. Lächeln bei korrekter Sortierung) eingeblendet wurden, um die Akzeptanz und das Vertrauen in den Roboter zu steigern. - Die Bewegungsabläufe und die Logik des Systems wurden mit Python programmiert. Hauptfunktionen: - Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Enge Abstimmung zwischen Informatik (Programmierung), Maschinenbau (Mechanik und Sicherheit) und Psychologie (Akzeptanzforschung, UX) - Robotik-Programmierung mit Python für den Piper-Roboterarm (Trajektorienplanung, Sensor-Feedback, sichere Bewegungen) - Barrierefreie Steuerung: Fußpedal-basierte Interaktion für Personen mit eingeschränkter Handmotorik - Emotionale Robotik: Integration eines Displays mit animierten Gesichtsausdrücken und Feedback-Elementen zur Steigerung der Mensch-Roboter-Akzeptanz - Sicherheitsaspekte in der kollaborativen Robotik (Cobots): Geschwindigkeitsbegrenzung, Notstopp-Mechanismen Technische Herausforderungen: - Präzision und Sicherheit: Einhaltung strenger Sicherheitsanforderungen bei der Interaktion Mensch-Roboter in einer Werkstattumgebung - Koordination im interdisziplinären Team mit unterschiedlichen Fachsprachen und Arbeitsweisen - Echtzeit-Anzeige von animierten Gesichtsausdrücken Ergebnis: - Voll funktionsfähiges Assistenzsystem - Positive Rückmeldungen zur Akzeptanz dank der emotionalen Feedback-Elemente - Wertvolle Erkenntnisse über die Bedeutung von emotionaler Kommunikation und barrierefreier Steuerung in der kollaborativen Robotik