Bremer Forscher entwickeln Roboter, die ihr Verhalten erweitern

Sie sehen aus wie Hunde, Affen oder gar wie Kinder - moderne Roboter passen sich ihrer Umgebung an. Auch in ihren Bewegungen und im Verhalten werden sie Tieren und Menschen immer ähnlicher, können greifen und Treppen steigen, servieren eine Tasse Tee oder trauen sogar Brautpaare. Doch auch nach Jahrzehnten intensiver Entwicklung ist es bisher nicht gelungen, einen Roboter zu entwickeln, dessen Verhaltensrepertoire und motorische Fähigkeiten an die seiner biologischen Vorbilder heranreicht. Das soll sich jetzt ändern: Die Jacobs University in Bremen schließt sich mit elf Forscherteams aus Europa, Israel, Japan und den USA im Forschungsprojekt "Amarsi" (Adaptive Modular Architecture for Rich Motor Skills) zusammen - mit dem Ziel, Roboter zu entwickeln, die das Bewegungs- und Lernverhalten von Menschen und Tieren kopieren. Anders als bisherige Roboter sollen sie sich natürlich bewegen und ihr Verhaltensrepertoire erweitern.

Forschungsansätze und Methoden aus den Bereichen Computerwissenschaften, Maschinelles Lernen, Neurowissenschaften, Verhaltenspsychologie und Regelungstechnik werden bei dem Projekt vereint. Das Forscherteam will so viel wie möglich von menschlichen Gehirnen und den am Erwerb von motorischen Fähigkeiten beteiligten Prozessen lernen, da Menschen das flexible Lernen und Anpassen an unbekannte Situationen spielend beherrschen. Dazu entwickelt die Jacobs Machine Learning Group unter der Leitung von Prof. Herbert Jaeger neuartige Steuermodule, die sich an Aufbau und Funktionsweise menschlicher Gehirne orientieren.

Jaeger und sein Team werden künstliche neuronale Netzwerke zur Steuerung der Roboter einsetzen. Bewegt sich die Maschine, werden die entstehenden Daten analysiert und die Verbindungen zwischen den künstlichen Neuronen dynamisch angepasst und verstärkt - vergleichbar mit der Reorganisation des zentralen Nervensystems von Säugetieren beim Lernen. "Eine besondere Herausforderung stellt das neuartige Design der Extremitäten dar", sagt Jaeger. Anders als herkömmliche Roboter werden die Amarsi-Roboter mit elastischen Gliedmaßen und Muskeln ausgestattet, die Getriebe und Stellmotoren ersetzen. Stöße können so besser abgefedert werden. Die Bewegungen der Roboter werden fließender.

Doch je mehr Bewegungsfreiheit der Roboter hat, desto höher sind die Anforderungen an die Regelungstechnik, welche die Bewegungen kontrolliert. "Noch wissen wir nicht, wie man elastische Gliedmaßen mit viel Bewegungsfreiheit exakt steuern kann", erklärt Jaeger. "Unsere Kontrollarchitektur wird weit über das bisher Dagewesene hinausgehen."

(cls)