Dumpf prallt der Greifer des Roboterarms gegen die Bauchdecke. Die Kanten der Metallfinger dringen ins Muskelfleisch, zerfetzen Adern und Nerven. Zum Glück handelt es sich um einen Laborversuch mit dem Kadaver eines geschlachteten Schweins. Nicht auszudenken, wäre dies kein Versuch am toten Tier gewesen, sondern Realität an einem echten Arbeitsplatz.
Bis vor wenigen Jahren waren derart drastische Experimente im Institut für Robotik und Mechatronik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen bei München Alltag. Die Forscher wollten so realitätsnah herausfinden, was im Körper alles kaputt geht, wenn ein Mensch mit den manchmal tonnenschweren Stahlmonstern kollidiert: Wann bricht die Rippe, wann bleibt nur ein blauer Fleck zurück?
Wie Roboter sicherer werden sollen
Eine Sensorhaut spürt, wo und wie fest sie berührt wird und stoppt den Arm bei Gefahr. Oder der Roboter weicht aus.
Scharfe Ecken und Kanten sind tabu; Polster schützen vor blauen Flecken. Gelenke und Greifer haben einen Einklemmschutz.
Mikrofone belauschen die Umwelt. Registrieren sie Angstschreie, halten sie den Roboter blitzschnell an.
Kameras und Laserscanner beobachten das Arbeitsumfeld. Droht eine Kollision, kann der Roboter warnen oder stoppen.
Die Sinne des Roboters verraten ihm, wie er Gefahren bannen kann. Algorithmen kontrollieren jede Aktion.
Ingenieure bauen Korpus und Arme aus extrem leichten Materialien. So können die Leichtgewichte niemanden schwer verletzen.
Per Laserstrahl oder Ultraschall ortet der Roboter seine Position und erkennt, ob ihm Menschen in die Quere kommen.
Es gab weltweit so gut wie keine praktischen Erkenntnisse darüber. „Da war fast alles Neuland“, erinnert sich Institutsleiter Alin Albu-Schäffer. Mittlerweile sehen die Forscher um einiges klarer. Dank der Schweine-Experimente können sie heute Unfallrisiken im Umgang mit den Automaten weniger drastisch – und schneller – etwa an Computermodellen abschätzen.
Tödlicher Roboter-Unfall bei Volkswagen wirft Fragen auf
Und das ist gut so. Denn wenn die Prognosen stimmen, stehen wir Robotern in den kommenden zehn Jahren immer häufiger Auge in Auge gegenüber. Sei es, weil sie bei uns Fenster putzen, im Krankenhaus Medikamente verteilen oder uns in der Fabrik zur Hand gehen. Der Weltmarkt wird sich in diesem Zeitraum mehr als verdoppeln, sagen Experten der Beratung Boston Consulting Group voraus.
Der Ansturm der Maschinen weckt tief sitzende Ängste im Menschen. Werden die dienstbaren Gesellen uns womöglich künftig über den Haufen fahren, plötzlich durchdrehen und um sich schlagen? Kurz: Wie sicher sind die Roboter, die da auf uns losgelassen werden?
Androiden im Anmarsch
Im Jahr 2000 wurden 7,4 Milliarden Dollar für Maschinen ausgegeben. Etwa 50 % für Industrie- und die andere Hälfte für Militärroboter.
Innerhalb von 5 Jahren stiegen die Ausgaben auf 10,8 Milliarden Dollar, darunter auch Kosten für Maschinen, die im Service-Bereich eingesetzt wurden.
2010 wurden bereits 15,1 Milliarden US-Dollar in schlaue Maschinen investiert, der größte Anteil in Industrieroboter.
26,9 Milliarden Dollar werden im Jahr 2015 voraussichtlich in Maschinen investiert, so die Prognose der Boston Consulting Group.
Die Prognose für das Jahr 2020 sagt voraus, dass in 5 Jahren 42,9 Milliarden Dollar für Maschinen ausgegeben werden.
Bis 2025 sollen die Ausgaben voraussichtlich auf 66,9 Milliarden Dollar ansteigen, darin eingeschlossen sind Kosten für Heim-, Service-, Industrie- und Militärroboter.
Tödliche Unglücke wie vor zwei Wochen im Volkswagen-Werk im hessischen Baunatal schüren die Bedenken noch. Dort drückte ein Montageroboter den Monteur einer Fremdfirma gegen eine Metallplatte und zerquetschte ihm den Brustkorb. Der 21-Jährige starb im Krankenhaus. Er hatte die umgitterte Sicherheitszone der Maschine betreten, um diese einzurichten, während ein Kollege außerhalb des Käfigs sie vermutlich versehentlich in Gang setzte. Die Staatsanwaltschaft ermittelt derzeit die genaue Unfallursache.
Damit derartige Unglücke Ausnahmen bleiben, müssen die Hersteller die Roboter so bauen, dass sie möglichst wenig Schaden anrichten können. Sie rüsten die Maschinenwesen dazu mit Sensoren und schlauen Algorithmen aus, um Zusammenstöße mit Menschen zu vermeiden. Und konstruieren sie leicht und ohne scharfe Kanten, damit die Blessuren klein bleiben, wenn es doch mal kracht.
Wuchtige Roboter müssen in Käfigen bleiben
Klar ist: Die wuchtigen Roboter, die in rasendem Tempo schwere Lasten hieven oder Stahlplatten schweißen, dürfen auch künftig nicht ihre Schutzkäfige verlassen. Daher fügen sie dem Menschen auch höchst selten Schaden zu. Gerade einmal 525 Zwischenfälle registrierten die Berufsgenossenschaften in den fünf Jahren von 2009 bis 2013. Nur einer endete tödlich. Und das, obwohl in deutschen Fabriken immer mehr Roboter zupacken. Zuletzt mehr als 168.000.
Die gute Bilanz hat das Misstrauen der Menschen gegenüber den Robotern aber nicht ausräumen können, beobachtet DLR-Professor Albu-Schäffer. Sie schrecken nicht gleich vor der Kreissäge oder Stanze zurück, nur weil man sich dort verletzen könnte. Auch Auto fährt jeder bedenkenlos, obwohl im Verkehr jährlich mehr Menschen sterben als durch Roboter. Aber sobald ein solcher dem Menschen etwas antut, und sei es noch so harmlos, entsteht schnell Panik. Laut Norbert Elkmann, Forscher am Magdeburger Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, gehen Hersteller, Wissenschaftler und Normungsgremien auf Nummer sicher. „Niemand will einen Unfall riskieren. Das gäbe sofort einen riesigen öffentlichen Aufschrei.“
Vermutlich haben Visionen mancher Forscher, Literaten und Filmemacher unsere Empfindlichkeit verstärkt, wenn nicht geprägt: Intelligente Roboter nehmen uns zuerst die Arbeit weg, am Ende unterjochen sie die Menschheit. Da gilt schon der kleinste Kratzer, den die Kreaturen uns zufügen, als Majestätsbeleidigung.
Roboter sind nicht aufzuhalten
Doch Bange machen hilft nicht. Der Siegeszug der Blechkollegen ist nicht aufzuhalten – zu groß sind ihre Vorzüge. Der wichtigste: Sie sind unschlagbar billig. Für drei bis sechs Euro pro Stunde packen sie am Montageband zu, hat VW-Personalvorstand Horst Neumann ausgerechnet. Ein deutscher Volkswagen-Mitarbeiter kostet in der gleichen Zeit mehr als 40 Euro. Bei solchen Differenzen ist es kein Wunder, dass VW, Daimler, BMW und Co. erproben, ob die maschinellen Arbeitstiere auch außerhalb ihrer Käfige sicher mit ihren menschlichen Pendants zusammenarbeiten können.
Einen der am schnellsten wachsenden Märkte für diese kooperierenden Maschinen sieht Steven Wyatt, Robotik-Marketingchef des Schweizer Technologiekonzerns ABB, in der Elektronikindustrie. Wyatt ist sich sicher, dass in den Riesenfabriken Chinas bald Mensch und Maschine Hand in Hand Smartphones zusammensetzen und elektrische Schalter montieren. Vor Kurzem haben die Eidgenossen den dafür speziell konzipierten YuMi vorgestellt, eine Wortschöpfung aus dem englischen You und Me.
Damit er sich reibungslos in die gewohnten Arbeitsabläufe einfügt, hat er ähnlich lange Arme wie die Werker. Sanfte Berührungen seiner runden, gepolsterten Oberfläche ignoriert er, sonst geriete er zu oft aus dem Takt. Spürt YuMi hingegen einen stärkeren Widerstand, stellt er sofort die Arbeit ein.
Da er zudem mit 35 Kilo ein Leichtgewicht ist und sich nicht schneller als seine menschlichen Mitmonteure bewegt, hält Wyatt ernsthafte Verletzungen für praktisch ausgeschlossen.
Hilfe, ein Roboter klaut meinen Job!
Dass die Zeichen der Zukunft auf digital stehen - geschenkt. Doch ein Journalist der britisch-amerikanischen Webseite Mashable hat darüber einen Artikel veröffentlicht, welche Jobs schon im nächsten Jahr von Robotern ersetzt werden könnten. Das Ergebnis ist überraschend: Ein Blick in die Gegenwart zeigt, dass die Zukunft oft schon da ist.
Sie heißen Scooba 230 oder Braava 380: Roboter, die selbstständig den Boden saugen oder wischen, gibt es schon seit ein paar Jahren. Aber bei aufwendigen Reinigungen, wie zum Beispiel das Entfernen von Bakterien und Keime, war der Mensch bislang unersetzbar. Doch das ändert sich zunehmend. In einem kalifornischen Krankenhaus ist bereits ein Putzroboter im Einsatz, der gezielt zur Bekämpfung von Keimen programmiert wurde. Mithilfe von UV-Licht befreit er das Hospital von Bakterien und Schimmel.
Ob E-Learning oder Moocs: Die größten Bildungstrends der letzten Jahre fanden nicht in den Klassenräumen statt, sondern im Internet. Doch dass der Beruf des Lehrers aussterben könnte – daran haben bislang nur die wenigsten gedacht. In einer Schule im US-amerikanischen Connecticut, lernen Kindern mit Robotern – und das sehr erfolgreich. Zwar kann der Roboter noch keinen Lehrer ersetzen, aber er bringt immerhin die Qualifizierung eines Lehr-Assistenten mit.
Der vierfache Weltfußballer Lionel Messi kann ihn nicht bezwingen. Drei Mal nimmt er Anlauf und schießt mit voller Wucht auf das Tor – doch der Torwart hält den Ball. Jedes Mal. Doch nicht Manuel Neuer, Iker Casillas oder Gianluigi Buffont bewachen das Netz, sondern ein sonderlich grinsender Roboter. Jetzt arbeiten japanische Wissenschaftler an einem Roboter, der neben dem Fangen auch Werfen, Rennen und sich richtig positionieren kann. Das wäre dann der erste Roboter, der in der Lage wäre, in einer Mannschaft mit anderen Menschen zu spielen.
Kranke zu pflegen kann nicht nur psychisch belastend sein, sondern auch körperlich. Etwa um den Patienten aufzuhelfen, sich umzudrehen oder umzubetten. In einem Krankenhaus in Singapur erledigt das nun ein Roboter. Das wohl intelligenteste Bett der Welt unterstützt den Patienten bei den Bewegungen und schätzt selbstständig die Geschwindigkeit ein.
Wer im US-amerikanischen San Jose den Orchard Supply Hardware Store betritt, wird von einer rollenden weißen Säule namens OSHbot begrüßt. Der Roboter hat ein kleines Display mit integrierter Kamera, in das die Kunden ihre Wünsche äußern können. Zum Beispiel, indem sie eine bestimmte Schraube vor die Kamera halten. OShbot identifiziert die Schraube und führt den Kunden dann direkt zum entsprechenden Regal. Auch über die Lagerbestände weiß er zu jeder Zeit Bescheid.
Ein Video von Oshbot: http://www.mercurynews.com/business/ci_26815593/robots-helping-customers-at-san-jose-orchard-supply
In einem Hotel in der US-amerikanischen Stadt Cupertino, mitten im Tech-Paradies Silicon Valley gelegen, begleitet ein Roboter namens SaviOne, die Gäste des Drei-Sterne-Hotels Aloft in ihre Zimmer. In diesem Jahr befand sich das Projekt noch in der Testphase, ab 2015 soll eine kleine Armee von Robotern die Gäste der Starwood-Hotelkette, zu der auch das Aloft gehört, glücklich machen.
Schauspieler müssen sich jede Rolle hart erkämpfen, bei so gut wie jedem Casting ist die Konkurrenz groß. Und künftig wird sie noch größer. In diesem Jahr wurde eine Rolle in der Theateraufführung von Franz Kafkas „Die Verwandlung“ von einem Roboter gespielt. Gregor Samsa, der sich eines Morgens in ein Ungeziefer verwandelt sieht, wacht in der neuen Interpretation als Roboter auf.
In einem Flugzeug ist schon viel automatisiert – doch so ganz ohne Piloten aus Fleisch und Blut ging es bislang nicht. Das will das Advance Institute of Science and Technology in Südkorea ändern. Pibot ist ein Roboter mit Armen, Beinen und einem Kopf. Und soll ein Flugzeug durch schwierige Manöver fliegen. Im nächsten Jahr wird das wahrscheinlich noch nicht möglich sein, zumindest nicht im normalen Passagierverkehr. Aber Pibots Zeit wird kommen, und wahrscheinlich schneller als heute gedacht.
Wegen der lohnenden Geschäftsaussichten haben auch der japanische Weltmarktführer Fanuc, Bosch in Stuttgart, Kuka in Augsburg und das dänische Unternehmen Universal Robots schon derartige Co-Arbeiter vorgestellt. Zu Stückpreisen von 25.000 bis 100.000 Euro. Mitte Mai kündigte das US-Unternehmen Teradyne an, die Dänen zu kaufen. Die Amerikaner stellen Testsysteme für die Halbleiterindustrie her. Das Rennen um den Zukunftsmarkt ist eröffnet.
Mit der Freilassung aus ihren Käfigen stellen sich die Fragen eines gefahrlosen Teamworks von Mensch und Maschine neu. Gibt es tolerable Berührungen, und umgekehrt, wann führen sie zu Verletzungen? Als sie sich anfangs umschauten, fanden Hersteller, Arbeitsschützer, Forscher und Mediziner kaum Daten. Weil es das Problem nicht gab, hatte es schlicht niemand untersucht.
Definition von Schmerzgrenzen
Seither definieren die Fachleute zum Beispiel erstmals Schmerzgrenzen. Deutschland leistet dabei Pionierarbeit. Führend ist etwa das Magdeburger IFF. Mit einer Art Hammer traktieren die Ingenieure freiwillige Probanden, bis diese Aua rufen. So finden sie heraus, wie empfindlich Menschen auf Druck und Stöße reagieren. Unter strenger Aufsicht einer Kommission gehen sie noch einen Schritt weiter. Im Labor testen sie, wann eine Kollision zu Verletzungen führt.
Die Ergebnisse fließen ein in eine Richtlinie der Internationalen Standardisierungsorganisation ISO. Sie will bis Ende des Jahres Grenzwerte festlegen, wie schmerzhaft ein Zusammenprall sein darf und welche Verletzungen allenfalls auftreten dürfen, wenn Mensch und Maschine trotz aller Vorsichtsmaßnahmen kollidieren: Leichte Schwellungen, Blutergüsse und ein kurzer leichter Schmerz werden voraussichtlich erlaubt, aber auf keinen Fall darf eine offene Wunde entstehen oder gar ein Knochen brechen.
Das Versprechen mancher Hersteller, einen sicheren Roboter anzubieten, kritisiert IFF-Forscher Elkmann gleichwohl als „irreführend“. Wann die bisher schützenden Käfige abgebaut werden können, hänge immer auch von der Anwendung ab, erläutert der Robo-Entwickler und illustriert das an einem Beispiel: Bestückt der Nutzer den Arm der Maschine mit einem spitzen Bohrer, kann er sich in unvorsichtige Finger bohren, bei einem stumpfen Greifer passiert wahrscheinlich nicht viel. Elkmanns Schlussfolgerung: „Die Anwender tragen genau so viel Verantwortung für die Sicherheit.“
Mehr Sicherheit führt zu höheren Kosten
Risikoanalysen und Grenzwerte bilden die Basis, auf der die Hersteller erst entscheiden können, welche Sicherheitstechniken sie den Geräten sinnvollerweise mitgeben. Bei der Strategie können sie auf ein ganzes Arsenal an Möglichkeiten zugreifen. In einem einfachen Szenario darf sich der Roboter nur bewegen, wenn der Mensch ihn führt: entweder per Hand oder etwa über einen Joystick, wie ihn die Piloten haben. Bei einem etwas anspruchsvolleren System überwachen Kameras und Laserscanner die Szenerie; sie bremsen oder stoppen den Roboter ganz, wenn ihm ein Mensch zu nahe kommt. Schließlich lässt sich die Geschwindigkeit des Roboters so kontrollieren, dass selbst eine Kollision glimpflich ausgeht. Natürlich wird nie die ganze Palette zum Einsatz kommen. Sonst würden die Maschinenhelfer so teuer, dass sie unwirtschaftlich sind.
Für viele Anwendungen dürfte es ausreichen, die Arme der Robo-Diener mit einer künstlichen Haut zu überziehen, wie sie Ingenieure des IFF und der Technischen Universität München unabhängig voneinander entwickelt haben: Sensoren spüren genau, wo und wie fest der Roboter angefasst wird. Zusätzlich erzeugen sie ein schwaches elektrisches Feld. Es verrät, wann sich ein Mensch nähert und aus welcher Richtung. Die Maschine kann dann ausweichen, sich nur noch in Zeitlupe bewegen oder anhalten – je nachdem, wie die Situation und das Gefahrenpotenzial es erfordern.
Solange Roboter nur Rasen mähen, Böden saugen und uns in der Fabrik klar definierte Handgriffe abnehmen, braucht niemand um Leib und Leben zu fürchten. Die Technik für einen friedlichen und sicheren Umgang ist heute vorhanden.
Was aber, wenn Forscher die Systeme so aufrüsten, dass sie ständig dazulernen, eigenständig entscheiden und wir ihnen überlassen, uns sicher von A nach B zu fahren? Können wir ihnen dann auch noch vertrauen?
Selbst die US-Technologie-Ikone Elon Musk, Gründer des Elektroautoherstellers Tesla und Vorkämpfer des autonomen Fahrens, hegt Zweifel. Gerade erst hat er der Bostoner Denkfabrik Future of Life zehn Millionen Dollar gespendet. Der Auftrag: Die Experten sollen herausfinden, wie schlaue Roboter beschaffen sein müssen, damit sie den Menschen wirklich nützen.
Auch Stuart Russell, Computerforscher an der Universität von Kalifornien und führender Experte für künstliche Intelligenz, sieht kompliziertere Herausforderungen auf uns zukommen. Wie verhindern wir etwa, dass ein autonom agierender Heimroboter beschließt, die Familienkatze im Ofen zu braten, weil die Kinder Hunger haben, der Kühlschrank aber leer ist, fragt er.
Russells Antwort: Wir müssen den Maschinen ethische Regeln mitgeben, um krasse Fehlentscheidungen dieser Art zu verhindern. Noch weiß niemand, wie diese zuverlässig zu definieren sind. Blind zu vertrauen, so viel ist klar, ist spätestens dann keine Alternative mehr.