Wenn ein Kleinkind die ersten Male versucht, nach einem Spielzeug zu greifen, beobachtet es genau seine eigene Hand. Durch wiederholte Erfahrung lernt es, die Muskelbewegungen an das gewünschte Ergebnis anzupassen. Auch als Erwachsene sind wir auf diese Art von visuellem Feedback angewiesen, wenn wir komplizierte Bewegungen wie beispielsweise beim Tanzen erlernen. Doch während es für uns selbstverständlich ist, uns selbst beobachten zu können, müssen Roboter üblicherweise ohne diesen Sinneseindruck auskommen. Stattdessen werden sie normalerweise in Simulationen konzipiert, getestet und trainiert, bevor sie sich zum ersten Mal in der Realität bewegen dürfen.
Selbstbeobachtung per Kamera
Doch nun hat ein Team um Yuhang Hu von der Columbia University in New York einen Roboterarm mit der Fähigkeit zur Selbstbeobachtung ausgestattet. Über Kameras erfasst der Roboter ein Bild von sich selbst. „Unser Ziel ist ein Roboter, der seinen eigenen Körper versteht, sich an Schäden anpasst und neue Fähigkeiten ohne ständige menschliche Programmierung erlernt“, erklärt Hu. „Ähnlich wie Menschen das Tanzen lernen, indem sie ihr Spiegelbild betrachten, nutzt der Roboter Videoaufnahmen, um ein kinematisches Selbstbewusstsein zu entwickeln.“
Auf Basis der zweidimensionalen Kamerabilder erstellt der Roboter mit Hilfe von künstlicher Intelligenz dreidimensionale Simulationen seiner eigenen Bewegungen. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, den Roboter vor seiner Inbetriebnahme mit ausgefeilten virtuellen Simulationen zu trainieren. „Diese Fähigkeit spart nicht nur den technischen Aufwand, sondern ermöglicht es auch, dass die Simulation mit dem Roboter weiterläuft und sich mit ihm weiterentwickelt, wenn er sich abnutzt, beschädigt und anpasst“, sagt Hus Kollege Hod Lipson.
(Video: Jane Nisselson/Creative Machines Lab/Columbia Engineering)
Anpassung an Schäden
Tatsächlich ist der Roboter dank seiner neu erlangten „Selbstwahrnehmung“ in der Lage, auf Veränderungen an seinem Körper zu reagieren. Verbogen die Forschenden den Roboterarm, passte sich auch seine interne Steuerung selbstständig an die neuen Gegebenheiten an. Sollte sich der Arm nun beispielsweise um Hindernisse herumbewegen, beachtete der Roboter dabei seine neue Form und führte die Aufgabe trotz der Beschädigung erfolgreich aus.
