Von der spielerischen Umsetzung der Mensch-Maschine-Interaktion im Spiel „CogniGame“, über die klangliche Umsetzung in den „Sound Machines 2.0“ bis zum realen industriellen Einsatz des „Bionischen Handling-Assistenten 3.0“ – auf der Hannover Messe 2012 setzt sich Festo mit neuen Konzepten für die Kooperation von Mensch und Technik auseinander. Erfahren Sie mehr auf dem Hauptstand von Festo in Halle 15, Stand D07.

Steuerung mit Gedanken

„CogniGame“ ist eine Neuinterpretation eines bekannten Videospiels, das in den 70er-Jahren auf den Markt kam. Ähnlich wie beim Tischtennis bewegten Spieler damals mithilfe eines Joysticks einen Balken innerhalb eines Bildschirms auf und ab, um einen Ball abzuwehren und ihn zurück zum Kontrahenten zu spielen. Für CogniGame haben die Entwickler von Festo das virtuelle Spielgeschehen auf ein reales Spielfeld umgesetzt, das aus Komponenten von Festo aufgebaut ist. Zwei Linearachsen deren Antriebe entlang der Grundlinien nach links und rechts verfahren, bewegen die Schläger um den Ball abzuwehren und im Spiel zu halten.

Dabei steuert ein Spieler seinen Schläger alleine durch seine Gedankenkraft per Brain-Computer-Interface (BCI). Dieses misst, wie bei der Elektroenzephalografie (EEG), Spannungsschwankungen auf der Kopfoberfläche über dafür angebrachte Elektroden. Ihm gegenüber steht ein zweiter Spieler, der durch seine Muskelkraft einen Hebel betätigt, um seinen Schläger zu bewegen. Für das Spiel entwickelte Festo mit CogniWare, eine Softwarelösung, die das Steuern des Schlägers mit Gedanken und Biosignalen realisiert. Sie stellt einen Kommunikationskanal zwischen Gehirn und Hardware her, ohne dass der Anwender dabei mittels Sprache oder Eingabegeräten interagieren muss.

Bei den Überlegungen zur Fabrik der Zukunft befasst sich Festo mit „CogniGame“ mit der Frage, wie Mensch und Maschine angesichts der sich ständig wandelnden Technologien effizienter interagieren. Auch in der Fabrik von morgen wird es nicht überall vollautomatisierte Arbeitsabläufe geben. Hier werden neue Bedienkonzepte gefragt sein, mit denen der Mensch schneller, direkter und einfacher mit der Technik kommunizieren kann: von Joysticklösungen über Spracheingaben bis hin zur Steuerung von Teilabläufen über Gedanken.

Sound Machines 2.0 – künstlerische Mensch-Maschine-Interaktion

Neben der Demonstration der Mensch-Maschine-Interaktion im Spiel zeigt Festo auch eine künstlerische Interpretation der Fabrik der Zukunft: Sound Machines 2.0 ist eine intelligente, robotergesteuerte Klanginstallation aus fünf selbstspielenden Musikinstrumenten, die eine eingespielte Melodie aufnimmt, zum Komponieren eines neuen Musikstücks verwendet und dieses live spielt.

Die Instrumente – zwei Geigen, eine Bratsche, ein Violoncello und ein Kontrabass – sind freischwebend aufgehängt, um eine entsprechend hohe Klangqualität zu gewährleisten. Sie funktionieren wie richtige Saiteninstrumente, mit dem Unterschied, dass sie jeweils nur eine Saite haben. Betrieben wird das Quintett durch elektrische Antriebe und Pneumatikzylinder, die von der Automatisierungsplattform CPX gesteuert werden.

Die Instrumente reagieren nach hinterlegten Kompositionsregeln auf jede vorgespielte Melodie und interpretieren diese neu. Dabei sind die einzelnen Klangroboter so miteinander vernetzt, dass sie sich gegenseitig zuhören können. Es entstehen fortlaufend neue Variationen, die sich vom ursprünglichen Thema differenzieren, aber das Wesentliche der Komposition beibehalten. Der Mensch bestimmt durch Eingabe einer Melodie die Ausgangslage für die weitere Interaktion zwischen ihm und der Maschine, und gibt damit den Anstoß für den nachfolgenden Prozess.

Zukunftsmusik: Die Fabrik von morgen

Die in Zusammenarbeit mit dem Künstler Roland Olbeter realisierten Sound Machines 2.0 veranschaulichen die Idee, dass in der Fabrik der Zukunft dezentrale Komponenten zu selbststeuernden, mechatronischen Gesamtsystemen vernetzt sind. Sie können eigene, autonome Verhaltensmuster in der Gruppe entwickeln und Entscheidungen selber treffen, die nicht unmittelbar vom Menschen beeinflusst werden müssen.

Bionischer Handling-Assistent 3.0 – Steuern mit Sprache und Bilderkennung

Mit dem Bionischen Handling Assistenten 3.0 zeigt Festo auf der Hannover Messe 2012 ein Beispiel aus der Softrobotik vor. Der Assistent zeigt, wie durch strukturelle Nachgiebigkeit und neue Steuerungskonzepte der Mensch in der Fabrik der Zukunft mit Maschinen einfach und vor allem sicher interagieren und bei der Arbeit aktiv unterstützt werden kann.

Der Bionische Handling-Assistent ist ein flexibles Assistenzsystem nach dem Vorbild eines Elefantenrüssels. Er wurde 2010 mit dem Deutschen Zukunftspreis prämiert. Die strukturelle Nachgiebigkeit des Assistenzsystems macht einen sicheren und direkten Kontakt zwischen Mensch und Maschine möglich und ist Wegweiser für neue Interaktionsformen von Menschen mit der Technik. Denn im Falle einer Kollision mit dem Menschen birgt das System keine Gefahr und muss nicht wie konventionelle Fabrikroboter sorgfältig von Menschen abgeschirmt werden. Durch seine elf Freiheitsgrade ist der Bionischen Handling-Assistent frei im Raum in alle Richtungen bewegbar.

Auf der diesjährigen Hannover Messe zeigt Festo eine weiterentwickelte Form des Bionischen Handling-Assistenten, ergänzt um Sprachsteuerung und Bilderkennung. Das Assistenzsystem ist nun in der Lage, eigenständig und ohne Programmieraufwand oder Handbedienung Dinge zu greifen. Eine miniaturisierte Kamera im Greifermodul erfasst den Arbeitsraum, erkennt Zielobjekte, folgt ihnen und löst zum richtigen Zeitpunkt den Befehl aus, zuzugreifen. Für die Spracherkennung nutzen die Ingenieure von Festo ein entsprechendes Interface: Über die definierte Befehlsammlung greift, reicht und bewegt das System die Objekte – einfach und sicher.

Die Future Concepts Exponate von Festo finden Sie in Halle 15, Stand D07.

Weitere Informationen erhalten Sie unter: www.festo.com/bionik

Vollständiger Artikel mit Bildmaterial: www.festo.com/presse

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