© Mikhail Belov, TU Dresden

Vision für die Gesellschaft

Im Jahr 2040 werden viele robotergestützte Produkte, Dienstleistungen und Lösungen unsere Gesellschaft weltweit unterstützen. Roboter werden unsere Welt revolutionieren und viel mehr Aufgaben des täglichen Lebens automatisieren als heute. Das Future Robotics Lab hat es sich zur Aufgabe gemacht, Methoden, Technologien und Anwendungen für diese robotische Revolution zu erforschen.

Die Roboterrevolution wird von Faktoren angetrieben, die sich über drei Dimensionen erstrecken: Geschäftsmodelle, Technologie und Anwendungsbereiche. Die neue Robotertechnologie wird eine erste Dimension der zukünftigen Anwendung von Robotern bilden. Roboter werden mit Menschen zusammenarbeiten (Cobotics), in Gruppen operieren (Swarm Robotics) und ihre Energie selbständig an Batterien, grünem Methanol oder grünen Wasserstofftankstellen nachladen (Green Robotics). Die Roboter werden mit modernen taktilen Sensoren (Haptik) und Schnüffelsensoren arbeiten (Sniffbots). Nicht-von-Neumann-Roboter werden mit innovativen Hardware- und Software-Architekturen gebaut werden, die die Roboter viel widerstandsfähiger und flexibler machen werden als heute.

Neue Geschäftsmodelle für die Robotik werden die Anwendungsmärkte dominieren. Neue Roboterprodukte werden einzelnen Personen dienen (Personal Robotics), aber Roboterdienste werden auch durch gemeinsam genutzte Infrastrukturen in einer Share-Economy (Robotics as a Service, RaaS) bereitgestellt oder im Pay-per-use-Verfahren gekauft (Pay-per-use Robotics).

Schließlich werden neue Anwendungen in vielen Anwendungsbereichen wie Industrie, Landwirtschaft und Katastrophenmanagement aufblühen, und diese Anwendungsbereiche bilden die dritte Dimension der Roboterwelt im Jahr 2040 (Robotik in Anwendungsbereichen).

Im Jahr 2030 wird das zukünftige Robotik Labor der TU Dresden viele Fallstudien dieser Vision erforscht haben, die zu neuen Innovationen im Technologietransfer führen, um Sachsen in eine Spitzenposition für die zukünftige Roboterwelt von 2040 zu bringen.

Motivation und Ziele

Das Future Robotics Lab (FuRoLab) an der TU Dresden hat es sich zur Aufgabe gemacht, alle Kompetenzen für die Robotik im Bereich Ingenieurwissenschaften der TU Dresden zu bündeln.

Forschungsmission

• Interdisziplinäre Zusammenarbeit an neuen Forschungsthemen „future robotics“.
  • Einrichtung von Arbeitsgruppen wie Industrial Robotics,  Aerial/Space Robotics, Outdoor Robotics, Microrobotics
• Organisation von Impulsvorträgen der Mitglieder
• Mitarbeit in gemeinsamen DFG-Clustern
• Forschungsdemonstrationen im "Smart Mobility Lab in Hoyerswerda" organisieren
• Forschung zu neuen Themen wie Recycling- und Rekultivierungsrobotik, Precision Farming, Bau- und Sanierungsrobotik, Factory in a Box

Bildungsmission

• Aufbau von neuen Studiengangsprofilen in bestehenden Masterstudiengängen:
  • MW-MA Mechatronik (MW): Profil "Mechatronik für Robotik"
  • INF-MA Distributed Systems Engineering (Verteilte Systemtechnik, INF): Profil "Software Engineering für Roboter"
  • Entwicklung für Blockpraktika im "Smart Mobility Lab“ in Hoyerswerda
• Unterstützung der bestehenden Robotik-Kurse
  • Lego Mindstorms im Bachelor Informatik
  • MW (Beitelschmidt)

Transfermission

• Verfassen von Presseartikel über die eigene Arbeit
• Organisieren einer YouTube-Filmplattform
• Zusammenarbeit mit Silicon Saxony, Arbeitskreis Robotik

Beispielhafte Technologiefelder für die Forschung

Cobotics

© Mikhail Belov, TU Dresden

Roboter werden mit dem Menschen zusammenarbeiten, seine Sicherheit schützen und wissen, wie sie ihm helfen können (aufmerksame Assistenz). Die Zusammenarbeit mit einem Cobot wird so selbstverständlich sein wie die mit einem Tier oder einem menschlichen Mitarbeiter.

Schwarm-Robotik

Während viele Roboterprodukte und -dienste auf eigenständigen Robotern beruhen werden, werden im Jahr 2040 viele Dienste von Roboterschwärmen ausgeführt, die von zentralen Bediener-Dashboards aus gesteuert werden können, Aufgaben zu Lande, zu Wasser und in der Luft kombinieren und in der Lage sind, sich mit anderen Roboterschwärmen zu treffen und mit ihnen zusammenzuarbeiten. Roboterschwärme sind selbstintegrierende Systeme, die in der Lage sind, sich an neue komplexe Aufgaben anzupassen und mit anderen Roboterschwärmen zusammenzuarbeiten. Wir stellen uns vor, dass einige Roboterschwärme auch als Dienstleistung gemietet werden können und dass es Unternehmen geben wird, die Roboterschwärme vermieten.

Grüne Robotik

In der Zukunft sollte die Robotik völlig frei von fossilen Brennstoffen sein, d. h. grün. Roboter sind autonome oder teilautonome Systeme, die sich selbständig um ihren Energiebedarf kümmern können. Innovative Formen von Batterien für regenerative Energie (Wasserstoff, Natrium, Rost, flüssige Luft) sollen auf verschiedenen Skalenebenen eingesetzt werden. Batteriewechsel, -nachschub oder -aufladung werden autonom durchgeführt werden. Roboterdienste werden lokal kooperieren, bedarfsgesteuert und nach einem Zeitplan arbeiten, der die Sicherheit, die Robustheit und den Energieverbrauch optimiert.

Mikrorobotik

Roboter werden auch im nanometer-Bereich arbeiten, z.B. in künstlichen Organen oder zur Überwachung des Blutbilds. Zum Beispiel werden sie eingesetzt werden, um die Insulinwerte in verschiedenen Bereichen des Körpers zu messen sodass ein künstliche regelbare Bauchspeicheldrüse für Insulinausschüttung sorgen kann. Auch bei Krankheiten wie Parkinson oder Epilepsie können Mikroroboter zum Einsatz kommen. Natürlich müssen diese aus vollständig abbaubaren Materialien bestehen und erneuerbare Energie zugeführt bekommen (energy harvesting).

Beispielhafte Roboterlösungen in Anwendungsbereichen

Im Jahr 2040 werden viele neue Märkte für Roboter zu florieren begonnen haben. In der Landwirtschaft wird der Gesundheitszustand von Feldern für die Präzisionslandwirtschaft genau überwacht werden. In der Logistik werden autonome Transportroboter-Schwarmanwendungen sowie ernsthafte Drohnenanwendungen, wie der Transport wichtiger Medikamente, Waren oder Dokumente, zunehmen. Mit solchen logistischen Mobilitätsdiensten kann nicht nur die letzte Meile, sondern auch die vorletzte Meile von schnellen Transportdiensten optimiert werden. Im Katastrophenmanagement werden Roboterschwärme und Robots-as-a-Service eine große Rolle spielen, für die Katastrophenvorhersage (Waldbrand- und Hochwasserprognose), das Katastrophenmanagement (Brandbekämpfung, Hochwasserschutz). In der industriellen Produktion werden Cobots eine wichtige Rolle spielen, also Roboter, die menschliche Arbeiter schützen und mit ihnen zusammenarbeiten. Im Gesundheitswesen werden Roboter unterstützende Pflegeaufgaben übernehmen.

© Silvia Kapplusch, TU Dresden

Ein wesentlicher Meilenstein zur Gründung des Future Robotics Lab war das von 2019-2021 laufende Projekt SNIFFBOT zur Identifikation und Inspektion von Gaslecks mit einem Teleroboter. In diesem Projekt arbeiteten mehrere Kolleg:innen des Bereichs Ingenieurwissenschaften zusammen, um das Gesamtsystem beherrschen zu können.

Veröffentlichungen zu SNIFFBOTS:

• Sniffbots to the Rescue – Fog Services for a Gas-Sniffing Immersive Robot Collective

• Bericht über das sächsische TG70-Projekt

Kontakt

© 2017, Lucas Vogel

Name

Prof. Dr. rer. nat. Uwe Aßmann

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