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14.11.2013

Roboy - Der humanoide Roboter

Kann lächeln und erröten...

An diesem Roboy wurde gefeilt: Eine Projektion im Kopf sorgt für Gefühle, Gelenke für Beweglichkeit. 15 Unternehmen entwickelten einen humanoiden Roboter - 3D-Druck auf höchstem Niveau.

Roboy

Strahlen mit dem Roboy um die Wette: die beiden Geschäftsführer von 1zu1 Prototypen, Hannes Hämmerle (links) und Wolfgang Humml (rechts), sowie Projektleiter Adrian Burri (Mitte).

Roboy heißt der nette Junge mit den großen Augen, der die Besucher freundlich anlächelt – ein humanoider Roboter, der in nur neun Monaten an der Uni Zürich entstand. Bei seiner Entwicklung haben Experten aus 15 Unternehmen ihr Know-how eingebracht. 1zu1 Prototypen ging nach eigenen Angaben beim 3D-Druck des Skeletts an die Grenzen des Machbaren.

Freundlich lächelnd sitzt Roboy auf einem Tisch und blinzelt die Besucher mit seinen großen Augen an. Drückt man ihm einen Kuss auf die Wange, errötet er. Roboy ist eindeutig der Star beim Kundentag des österreichischen Unternehmens 1zu1 Prototypen: ein humanoider, also menschenähnlicher Roboter, der auf die Besucher reagiert – und sie auf ihn.

Roboy: Interaktion zwischen Mensch und Roboter

Die Interaktion zwischen Mensch und Roboter ist auch eines der Forschungsthemen, für die Roboy gebaut wurde. Entstanden ist er am Artificial Intelligence Lab der Universität Zürich innerhalb von nur neun Monaten. Dass die Entwicklung genauso lange dauerte wie eine Schwangerschaft, sei Zufall, räumt Projektleiter Adrian Burri ein. "Wir wollten einfach zeigen, dass man so einen Roboter auch in kurzer Zeit konstruieren kann. Das bringt einen gewissen Drive ins Projekt." Das Vorhaben war nicht nur wegen der kurzen Entwicklungsdauer außergewöhnlich, sondern auch wegen der Zusammenarbeit der vielen Projektpartner. 15 Unternehmen waren mit mehr als 40 Mitarbeitern an der Entwicklung beteiligt.

Roboy

Gelenkiger Junge: Der Roboy lotet die Grenzen des technisch Machbaren aus - auch beim 3D-Druck.

"Diese Form der Kooperation in einem so komplexen Projekt wäre noch vor zehn Jahren undenkbar gewesen", ist Marianne Jossen, Gastforscherin am AI-Lab der Uni Zürich, überzeugt. Heute werden Entwürfe zwar im CAD-Programm erstellt, Datensätze via E-Mail ausgetauscht und per Skype-Konferenz abgestimmt. Dennoch bleibt die Zusammenarbeit vieler Partner über die Distanz eine besondere Herausforderung.

Genau diese Kooperation einer Vielzahl verschiedener Experten war gleichzeitig auch ein Erfolgsfaktor für das Projekt. "Wir konnten realisieren, was technisch derzeit machbar ist", freut sich Projektleiter Adrian Burri. "Wir am Labor der Universität wissen ja nicht alles über Antriebstechnik oder über Rapid-Prototyping-Verfahren. Erst durch die Zusammenarbeit haben wir erfahren, welche Möglichkeiten die Industrie für die Aufgabenstellungen anbietet." Das galt auch für die Konstruktion des Skeletts: "Wir konnten unser ganzes Know-how einbringen, haben die Konstrukteure beraten und ihnen vorgeschlagen, wie wir ihre Vorstellungen umsetzen können", schildert Dominik Maccani, der Projektverantwortliche bei 1zu1 Prototypen. "Weit mehr als nur Ausführende" seien seine Kollegen gewesen, erzählt er stolz.

Bereits die Hand des Roboy-Vorgängers Eccerobot entstand in Lasersinter-Technik.

Grenzen des Machbaren

1zu1 Prototypen gehört nach eigenen Angaben zu den führenden Anbietern von Rapid Prototyping. Das Unternehmen mit derzeit rund 125 Mitarbeitern hat seinen Sitz in Dornbirn (Vorarlberg/Österreich). Für die Fertigung setzt der Prototypen-Spezialist insbesondere auf 3D-Druck und verschiedene Kunststoff- und Metallgussverfahren. Für den Roboy fertigte 1zu1 Prototypen rund 300 Einzelteile. Das gesamte Skelett des Roboters ist aus Polyamid (PA 2200). Kleinere Teile sinterte das Unternehmen auf einer EOS P100 Formiga, die größeren auf einer EOS P395. Testweise kam bei einigen Teilen auch glasgefülltes Polyamid (PA 3200) zum Einsatz – fand im Endprodukt dann aber keine Verwendung.

Lasersintern vom Feinsten

Lasersintern vom Feinsten: Im Rapid-Prototyping-Center von 1zu1 Prototypen entstand der Roboy auf modernsten Maschinen von EOS und 3D Systems.

Besonders komplex war die Konstruktion des Unterarms: Vom Ellenbogen bis zur Hand ist er in einem Stück gefertigt, obwohl hier mehrere Gelenke für Beweglichkeit sorgen. Auch Kanäle, um ›Sehnen‹ durchzuführen, sind berücksichtigt. »Für eine optimale Funktionalität haben wir gemeinsam mit den Entwicklern länger getüftelt«, erzählt Maccani. »Zugute gekommen ist uns dabei die große Erfahrung mit beweglichen Teilen und Filmscharnieren.« Schließlich gebe es beispielsweise im Maschinenbau ähnliche Anforderungen.

Roboy

  • Auftraggeber: Artificial Intelligence Laboratory, Prof. Dr. Rolf Pfeiffer
  • Finanzierung: Crowdfunding und Sponsoring
  • Partner: NCCR Robotics, maxon motor, Konzeptagentur, Baumer Electric, awtec, ETH Zürich, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Starmind, 1zu1 Prototypen, SEDAX, TU München, Zürich Engineering, SwissTfair, Triobike, Robots on tour, FWT Feinwerktechnik, ETH Bio-Inspired Robotics Laboratory, Sindex

Einige Tests brauchte auch die Herstellung von Roboys Kopf, der als einziges Teil mittels Stereolithografie auf einer Viper Pro von 3D Systems gefertigt ist. Die Mimik wird von innen auf die Halbschale aus transparentem STL-Harz projiziert. Dadurch kann der Roboy immer neue Gesichtsausdrücke annehmen – lachen oder weinen, erröten oder erbleichen.»Auch hier haben wir mehrere Tests gemacht«, schildert Maccani. »Schließlich haben wir miteinander eine gute Lösung gefunden, wie die Projektion optimal zur Geltung kommt.« Der Kopf ist nun innen mit Klarlack lackiert, fein geschliffen und auf Hochglanz poliert. Außen wurde er fein geschliffen und strukturlackiert.

Faszinierende Technik: Die Hand des Roboy-Vorgängers wird von Projektbeteiligten überprüft.

Für 1zu1 Prototypen ist das Projekt Roboy nun vorläufig abgeschlossen –am Artificial Intelligence Lab der Universität Zürich hat die Arbeit damit freilich erst begonnen: »Jetzt gibt es den Körper, im nächsten Schritt kommt die Intelligenz«, weiß Burri. Der Roboy muss lernen, sich zu bewegen und auf die Umwelt zu reagieren. Der Schweizer Ingenieur sieht den Roboy auch als Hardware-Plattform, auf der Forschungsteams auf der ganzen Welt aufbauen können. Dank 3D-Druck ist es ja nun jederzeit möglich, weitere Roboys zu fertigen. Und wer weiß – vielleicht wird aus dem Ro-boy mit den Jahren ein Ro-man.

Autor: Wolfgang Pendl

Literaturhinweis

rapidX

Zeitschrift für Additive Fertigung

Der Artikel "Roboy - Der humanoide Roboter" ist unter dem Titel "Er kann lächeln und erröten" zuerst in der aktuellen Ausgabe der rapidX erschienen.

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