Grenzen im Bauwesen verschieben

Ziel war es, dass die Benutzer eine nahtlose Integration zwischen Roboterfertigung, Wearables, RFID-Tracking und in die Bauteile eingebetteter Intelligenz erleben. Es war eine gewaltige Herausforderung. Roher Bambus ist ein sehr unebenes, biegsames Material mit unterschiedlichen Längen und Breiten. „Als wir anfingen, waren wir uns nicht wirklich sicher, inwieweit wir mit unserem Roboter arbeiten und ihm helfen konnten, die Unsicherheit und die Variabilität zu verstehen, die wir ihm gaben“, erklärt Heather Kerrick, Senior Research Engineer im Robotics Lab von Autodesk. „Wir waren wirklich stolz auf unsere Fähigkeit, den Roboter zu stärken, indem wir ihm Sensoren und Entscheidungsfähigkeiten gaben und dann entsprechend darauf reagierten."

Der Hive-Pavillon wurde an "Wickelstationen" gebaut, an denen die Teilnehmer drei zufällige Bambusstücke an einem Universalroboter befestigten, der die notwendige Bewegungssequenz erzeugte, um Fasern an den Bambusspitzen zu befestigen, um ein einzigartiges, nach Unkraut aussehendes Tensegrity-Element zu schaffen. „Die UR-Roboter waren in der Lage, sehr präzise Bewegungen und sehr präzise Messungen anzubieten, die für einen Menschen vor Ort schwierig gewesen wären, so dass der Mensch nicht annähernd so viele Messwerkzeuge oder -geräte benötigte“, sagt Kerrick und betont gleichzeitig den Sicherheitsaspekt. „Wir betreiben experimentelle Forschung, bei der sich die Roboter auf der Grundlage von Echtzeit-Sensordaten bewegen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Roboter etwas Unerwartetes tut, wirklich hoch ist“, erklärt Kerrick und fügt hinzu, dass ihr Team, wenn es einen größeren, industrielleren Roboter verwendet hätte, nicht in der Lage gewesen wäre, auf die gleiche Weise mit der Öffentlichkeit in Kontakt zu treten, und es wäre ein viel langsameres Forschungsprojekt gewesen. "Aber mit den Universal Robots konnten wir mit unserer Forschung etwas mutiger sein, weil wir darauf vertrauen konnten, dass der Roboter sich nicht selbst zerbrechen und keine Gefahr für andere darstellen würde." Das Autodesk Team baute den BIENENSTOCK erfolgreich in drei Tagen.

Die Möglichkeit, in einem offenen Raum ohne Sicherheitsschutz zu arbeiten, brachte dem UR10 Roboter auch einen Cameo-Auftritt in "Artoo in Love" ein, einem viralen Kurzfilm, der von Evan Atherton, einem Forschungsingenieur bei Autodesk, erstellt wurde. Der Film zeigt die Porträtzeichnung des Modells UR10 von Universal Robots in einem Park. „Einen Roboter an diesen unbekannten Ort zu bringen, war eine interessante Herausforderung“, erklärt Atherton. Zusammen mit Kollegen kalibrierte er den Roboter und schrieb ein einfaches Programm, das den Roboter anwies, den Bahnen einer Vektorzeichnung zu folgen, die auf eine Leinwand projiziert wurde. „Der UR10 war perfekt; er war klein, mobil und sicher. Wir könnten es in einem Pelikan-Fall herausbringen. Hätten wir einen unserer traditionellen Roboter verwendet, wären ein Gabelstapler und ein Sicherheitskäfig erforderlich gewesen, damit das nie funktioniert hätte“, sagt er.

Die eingebauten Sicherheitsfunktionen der UR-Roboter veranlassten Autodesk auch, einen Prototyp eines „Roboterassistenten“ für Baustellen zu entwickeln, der auf Rädern um Baustellen bewegt werden kann. Das Forschungsteam stellte einen Router an das Ende des Roboterarms, gab ihm eine Kamera und einen Projektor und entwickelte eine maschinelle Lernsoftware, die es dem Roboter ermöglichte, menschliche Gesten und Sprachbefehle zu erkennen. Der UR10 kann zum Beispiel zu einem Stück Trockenbau zusammengerollt werden und eine Steckdose an die Wand projizieren, die der Benutzer ändern kann, und dann den Sprachbefehl verwenden, um den UR10 anzuweisen, ihn auszuschneiden.

Mithilfe der Sichtführung kann der Roboter einen vordefinierten Stein in einem Durcheinander verschiedener Größen und Farben auswählen. Wenn der Stein in der falschen Position für die Platzierung ergriffen wird, führt der UR10 eine visuelle Vermessung durch und kann den Stein neu positionieren und erneut greifen, bis er richtig in den Greifer eingelegt ist. Die endgültige Platzierung wird auch von einem zweiten UR-Roboter, einem UR5, visuell gesteuert, der eine Kamera hält, um die Ziegelmontage zu überprüfen. „Die nächste Iteration besteht darin, tatsächlich mit dem Zusammenbau von Designs zu beginnen, zum Beispiel ein Haus aus Legosteinen oder einer Spielzeuggiraffe, und dann den Roboter automatisch bauen zu lassen“, erklärt Yotto Koga, Software-Architekt bei Autodesk, und betont, wie wichtig es ist, in diesem Prozess direkt neben dem Roboter arbeiten zu können. „Einer der Hauptgründe, warum wir uns für Universal Robots entschieden haben, ist, dass es sicher ist, in der Umgebung zu arbeiten. Ich könnte den Roboter buchstäblich mit meinem Laptop verbinden, daneben arbeiten und unsere Experimente schnell wiederholen, ohne mir Gedanken über Sicherheitsprotokolle machen zu müssen, die die Dinge verlangsamen. Dies war für uns sehr wichtig, um in diesem Projekt voranzukommen."

Schnelle Fortschritte wurden auch durch die offenen APIs der UR-Roboter ermöglicht. „Wir konnten die UR-Roboter mithilfe der Streaming-API über TCP-Kommunikation auf einer ziemlich niedrigen Ebene steuern, was für unsere besonderen Bedürfnisse von entscheidender Bedeutung war, da wir unter Umgehung des robotereigenen Betriebssystems direkt auf den zugreifen mussten“, erklärt der Softwarearchitekt. Seine Kollegin Heather Kerrick erzählt, wie auch das Hive-Projekt von der offenen Architektur des Roboters profitiert hat. „Der Aufbau des BIENENSTOCKS bedeutete die Arbeit in einer Reihe verschiedener Programmiersprachen und -umgebungen über Teams und Geräte hinweg. Wir konnten alle unsere Befehle in einer einzigen Zeichenfolge vereinfachen, die wir an den Roboter senden konnten“, sagt sie. Bei unseren größeren Industrierobotern sind oft zusätzliche Schritte oder zusätzliche Software erforderlich, um die in den Roboter integrierten nativen Steuerungen zu umgehen, was hier nicht der Fall ist. Die Skriptsprache für die UR ist auch sehr, sehr einfach zu erlernen und zu verwenden.“