FlexCobot

Flexible Human-Robot Collaboration with Shared Task Representation


Abstract (deutsch)

Klassische Automatisierungssysteme sind darauf ausgelegt, eine fest einprogrammierte Aufgabe über einen langen Zeitraum hinweg zyklisch auszuführen. Zur Gewährleistung der Sicherheit von Menschen, die sich in der Nähe der Arbeitszelle befinden, ist diese häufig durch Zäune abgetrennt. Aktuelle Entwicklungen erlauben die Aufhebung dieser Barrieren, sodass sich Mensch und Industrieroboter in einem gemeinsamen Arbeitsraum bewegen. Mensch und Roboter können nun unter Nutzung ihrer individuellen Fähigkeiten gemeinsam an der Erreichung eines Ziels zusammen arbeiten. Die Symbiose von intelligenter Robotik und von menschlichen kognitiven Fähigkeiten verspricht hybride, flexible Kollaborationssysteme, welche in vielen Anwendungen einsetzbar sind, wie beispielsweise in Kleinserienfertigung, in der Dienstleistung, in Werkstätten, in Laboren und in Haushalten. Ziel des Forschungsprojekts „FlexCobot“ ist die Entwicklung und Untersuchung von neuen Konzepten zur flexiblen Mensch-Roboter-Kollaboration. Dazu ist für das Robotersystem eine menschen- und maschinenlesbare Repräsentation einer Aufgabe gegeben, welche aus elementaren Operationen zusammengesetzt ist. Die Aufgabe soll durch ein Team aus Menschen und Robotern möglichst korrekt, schnell und angenehm bewerkstelligt werden. Als Grundlage wird hier ein Paradigma verfolgt, welches alle Beteiligten als gleichberechtigte Partner betrachtet, d.h. jede elementare Operation kann von jedem Agenten durchgeführt werden. Basierend auf diesem Paradigma wird für die Mensch-Roboter-Kollaboration eine Flexibilität bezüglich der Teamzusammensetzung, der Aufgabenzuteilung und der Objekte angestrebt. Anhand eines prototypischen Aufbaus werden unter anderem die Fragen untersucht nach einer geeigneten geteilten Aufgabenrepräsentation, nach einer effizienten Koordination und nach einer Systemarchitektur für einen bzw. mehrere Robotern.
Keywords: Roboter-Manipulatoren, Mensch-Computer-Interaktion, Angewandte Informatik

Abstract (english)

In traditional automation systems, robots are used to repeatedly perform the same task for a long period of time. Fences often ensure the safety of human workers by preventing them from entering the robot workspace. Recent advances enable safe human-robot coexistence without these physi-cal barriers. With humans and robots being able to move safely within the shared workspace, it is possible to integrate human agents into the production process. Humans and robots can work on a common goal using their individual skills. With this symbiotic combination of intelligent robotics and the cognitive skills that are unique to humans, hybrid and flexible collaboration systems can be de-signed that are useful for many applications, such as small-series production, service, workshops, laboratories and households. The goal of the research project “FlexCobot” is to develop and investigate new concepts for flexible human-robot collaboration. Given to the robot system is a human and a machine-readable repre-sentation of the task, which is composed of elementary operations. The task shall be fulfilled by a team of humans and robots as correctly, quickly, and conveniently as possible. As basis a para-digm is followed, which considers all agents as equal partners such that each elementary operation can be carried out by each agent. Based on this paradigm, flexibility regarding the team composi-tion, the tasks to be undertaken, and the objects is sought for human-robot collaboration. Using a prototypical realization, central questions to be answered are: What is an appropriate shared object representation, an efficient co-ordination, and a system architecture for one or more robots?
Keywords: robot manipulators, human-computer interaction, applied computer science

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