Wenn Roboter den Werkplatz revolutionieren

Roboter sind mehr als Maschinen – bald arbeiten sie nicht mehr anstelle sondern gemeinsam mit Menschen. Dass diese Idee weltweit mit Schweizer Know-how verbunden wird, hängt zu einem Grossteil mit Rolf Pfeifer zusammen. Der Forscher kehrt der Universität Zürich zwar nun den Rücken, doch die internationale Robotik schaut weiter neugierig auf die Schweiz.

Artificial Intelligence Laboratory, Department of Informatics, University of Zurich

Wer an schlauen Maschinen tüftelt, bringt mit der Schweiz kaum Schokolade in Verbindung.  „Die Schweiz ist das Silicon Valley der Robotik“, sagte Chris Anderson 2013 in einem Interview. Und Anderson ist nicht nur Gründer eines 3-D-Drohnen-Unternehmens, sondern auch Autor des Bestsellers „Makers“ und vielbeachtete Stimme einer neuen Unternehmergeneration. Die Schweiz steht unter Experten für Innovation pur in der Roboterforschung. Zu verdanken ist das insbesondere schlauen Köpfen an der Universität Zürich und den ETH Zürich und Lausanne. Zuvorderst steht ein Ausnahmewissenschaftler mit unbändiger Kreativität und sein Männchen mit Kulleraugen: Rolf Pfeifer und der Roboter Roboy.

Vermächtnis verbreitet sich rasant 

Rolf Pfeifer besitzt weltweit eine der bekanntesten Stimmen im Bereich der künstlichen Intelligenz und der Robotik, hat drei Jahrzehnte an der Universität Zürich geforscht und die Schweizer wie auch internationale Gemeinschaft der Robotiker nachhaltig geprägt. Sein Konzept des Embodiment ist nun Teil des Kanons und hat die Forschung an Robotern und Erforschung der menschlichen Intelligenz so nah wie nie zusammengebracht.

Bis zu seiner Pension in diesem Sommer ist er noch Leiter des Labors für künstliche Intelligenz an der Universität Zürich, das dann seine Pforten schliessen wird. „Doch viele unserer Ideen werden in der Schweiz und international weitergetrieben“, sagt Pfeifer ohne sichtbaren Wehmut, aber mit Stolz. Dabei betont er immer das „Wir“, wenn es um die Forschung geht. Gerade im letzten Jahr war dem Laborteam und Partnern noch ein Clou gelungen: Zum 25. Jubiläum wurde in neun Monaten der Roboterjunge Roboy entwickelt. Hierin steckte die Forschung von vielen Jahren und es war gelungen, Roboy menschlicher als viele seiner Artgenossen zu gestalten.

Weiche Materialien passen sich an

Roboy verfügt über Muskeln mit Sensoren, die Informationen weiterleiten – er kann somit lernen, welche Situationen welche Auswirkungen hatten. Weiche Materialien spielen eine zentrale Rolle bei Roboy: Hierdurch soll seine Konstitution derjenigen des menschlichen Körpers näher kommen. Ein Meilenstein wäre es, so Pfeifer, gelänge es, Roboy mit einer Art Haut zu überziehen, die nur ansatzweise Funktionen der menschlichen Haut besitzt. „Fällt der Strom oder auch nur die Steuerung aus, so ist beispielsweise ein elastisches Muskel-Sehnen-Element immer noch elastisch. Es passt sich der Umwelt an. All das entspricht viel eher dem komplexen, adaptiven System, das wir Menschen besitzen“, sagt Pfeifer. Neben Neurowissenchaftlern, Biologen und Ingenieuren zählen gerade auch Materialwissenschaftler zu Roboys Elterngemeinschaft.

Soft Robotics, so die neue Disziplin, die heute nicht nur im Fokus von EU-Forschungsprogrammen steht. Weitergetrieben wird es auch in der Schweiz im Rahmen des Schweizer Forschungsschwerpunkts „Robotik“, einem der sogenannten Swiss National Centre of Competence in Research (NCCR) „Robotik“. In diesem Verbund aus Forschern der ETH Lausanne, ETH und Uni Zürich wird an intelligenten Robotern für eine verbesserte Lebensqualität gearbeitet.

Interdisziplinarität als Basis

Grundvoraussetzung für diese Forschung ist, dass viele Disziplinen Hand in Hand arbeiten. Und hier hat Zürich viel zu bieten. Der Masterstudiengang der ETH ist renommiert, die Neurowissenschaften haben höchstes Ansehen, Spitzenforscher aus der ganzen Welt zieht es nach Zürich. Hier sind die Wege zwischen Spitzenbiologie und -psychologie kurz und wenn es darum geht, sich Know-how zu holen: „Hier kooperiert man traditionell mit den besten Wissenschaftlern aus der ganzen Welt“, sagt Pfeifer.

So divers die Einflüsse bei der Entwicklung, so vielfältig die Einsatzmöglichkeiten: Ob Medizin, Landwirtschaft, Intralogistik oder im Alltag – die Roboter könnten an vielen Stellen ihren Beitrag leisten. Wenn Pfeifer sich etwas wünschen dürfte, wären es mehr Praxismöglichkeiten für die Forscher, die die Hochschulen verlassen. Manche seiner ehemaligen Studenten wagen den steinigen Startup-Weg und arrivieren: Die Jungunternehmer von Dynamic Devices in Zürich beispielsweise entwickeln roboter-assistierte Trainings- und Therapiegeräte für Menschen mit schwerwiegenden neuromuskulären Krankheiten. Auch die Zürcher Ability Switzerland AG ist im Medizinbereich und konzentriert sich auf Roboter für gehbehinderte Menschen nach einem Hirnschlag. Doch laut Pfeifer könnte die Start-up-Landschaft dieses Bereichs noch viel aktiver sein, hätten die Schweizer Financiers mehr Wagemut, wie er in der Venture-Capital-Welt der USA zu finden sei. Zudem integrierten noch zu wenige Unternehmen Roboter-Wissenschaftler in ihren Expertenstab.

Die Produktion wird menschlicher

Dabei könnte das lohnen. Denn gerade auch in der industriellen Produktion liegt die Zukunft für Roboy und seine Nachfahren. Sie könnten Prozesse revolutionieren – durch einen neuen Schulterschluss zwischen Mensch und Maschine. Pfeifer ist ein Mensch der Grundlagenforschung, doch kommt er auf dieses Thema, ist er ganz in der Produktionshalle. „Hundertprozentige Automatisierung ist zwar gewollt“, sagt Pfeifer, und: „Typischerweise sind aber die letzten 5 Prozent die Knacknuss und man überlässt wieder mehr und mehr schwierige Arbeiten dem Menschen.“ Somit müsse die Zusammenarbeit zwischen Robotern und Menschen flexibler, sicherer und cleverer gestaltet werden. „Ein wichtiger Punkt in der Interaktion mit dem Menschen ist die Sicherheit. Wir beben und geben nach, wenn wir irgendwo anstossen – so tut es ein Roboter unserer Prägung dann auch“, sagt Pfeifer. 

Kooperative Systeme für eine neue Wirtschaft

Flexibilität ist das Stichwort der Zukunft, bleibt man bei der industriellen Produktion. Gerade im wachsenden Lebensmittelbereich herrscht eine unendliche Vielfalt an Formen. Generell spielen individualisierte Produkte eine immer wichtigere Rolle. Da braucht man kaum Millioneninvestitionen für ein Komplettsystem, das zwar schnell grosse Losgrössen desselben Produkts bearbeiten kann, aber wenig flexibel ist. Roboter der neuen Generation können unterschiedliche Formen handhaben. Pfeifer sieht dabei auch strategische Vorteile für KMU: „Kooperative Systeme sind für unterschiedliche Anwendungen zu gebrauchen und vom Umfang her für ein kleineres Unternehmen erschwinglich. So kann das kleine System an unterschiedlichen Punkten des Produktionsprozesses eingesetzt werden.“ 

Derlei Innovationen können für die Produktion an einem Werkplatz wie der Schweiz viel bedeuten. Chris Anderson hat beschrieben, wie die „Makers“-Generation von Unternehmen die Wirtschaft verändern wird. Durch 3-D-Druck und kollaborative Plattformen über den Globus hinweg wird schneller innoviert und die Produktion demokratisiert – nicht übermorgen, sondern morgen. Die Nachfahren von Roboy, der übrigens im 3-D-Druck entstanden ist, könnten hierbei des Menschen perfekte Partner sein.  

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