Abstrakt:

Diese Diplomarbeit dokumentiert ausführlich die Entstehung eines multimedialen Chatprogramms, welches audiovisuelle und Textdaten in einer 1-zu-1 Sitzung zwischen zwei Gesprächspartnern ohne zusätzlich laufenden Server übermittelt. Es bietet die Möglichkeit eine Roboterplattform, wie z.B. den ER1 von Evolution Robotics an eine oder beide Seiten anzuschließen und somit zusätzliche Anwendungsoptionen zu erhalten. Das vollständig auf Java basierende Programm bietet eine vordefinierte OSGI Schnittstelle, so dass diese Roboteranwendung als beispielhafte OSGI-Bundle Implementierung dienen kann.

Die Arbeit bietet einen umfassenden Einblick in die Thematik der Robotik, fasst den allgemeinen technischen Stand zusammen und zeigt Berührungspunkte und Grundlagen für die hier entwickelte Lösung. Danach dokumentiert sie detailliert die Ausgangs- und Zielsituation, sowie die gewählte Lösungsstrategie. Nach einem ausführlichen wissenschaftlich qualitativen Performancetest gibt sie zum Schluss einen Ausblick auf mögliche Erweiterungen und andere Anwendungen.

Das Ergebnis ist ein multimediales Chatprogramm, das vollständig in Java entwickelt wurde. Die Lösung der Verbindung basiert auf bewährten Java Socket Technologien und einer möglichst verlustfreien Netzkommunikation durch TCP/IP. Der multimediale Datentransfer verwendet vor allem Java Media Framework Lösungen, eine Erweiterung des bestehenden JDK. Mit Hilfe des JMF wurden Echtzeitübertragungen und Streaming implementiert, die Audio- und Videoübertragungen parallel zum Textchat erlauben. Der Roboter wird als mobiles Chat-System mit Anrufsignalisierung durch motorische Aktionen integriert. Zur Sicherung der Verlustfreiheit wurden unter anderem Programmierkonzepte wie das Cubbyhole verwendet.

Seite 2 / 68

Der  Heimroboter im Spannungsfeld zwischen Endgerät und  

OSGI  Schnittstelle  

Inhaltsverzeichnis  :  

Kapitel  : Seite:  

1.  Einführung  

1.1  Was ist Robotik  5

1.1.1  Das physische Design  6

1.1.2  Die Verhaltenssoftware  9

1.2  Übersicht aktueller Robotikprojekte  11

1.3  Was ist OSGI  16

2.  Verbindung von Robotik und  OSGI

2.1  Anforderungsanalyse  21

2.2  Darstellung IST - Situation vor der Diplomarbeit  25

2.3  Konkretisierung SOLL - Situation nach der Diplomarbeit  27

3.  Lösungsvorstellung  

3.1  Gesamtübersicht  29

3.2  Dokumentation wichtiger Klassen  30

3.3  Begründung der Implementierungsstrategie und Alternativen  39

4.  Qualitativer Performancetest  

4.1  Hintergrund und Einleitung  44

Seite  3 /  68

4.2 Erläuterung des Vorgehens 46 4.3 Resultate der Versuche 49

4.4 Auswertung und Schlussfolgerungen 52

5. Ausblick

5.1 Fazit der Diplomarbeit 55

5.2 Mögliche Weiterentwicklungen der Diplomarbeit 57

6. Quellen

6.1 Überblick 58

6.2 Quellenangaben und Inhalte 59

7. Anhang

7.1 Dokumentierung und Begründung der Arbeitsschritte 63 7.2 JMF Guide und JavaDoc 68 7.3 Source Code 68

Seite 4 / 68

Vorwort

Noch vor der eigentlichen Beleuchtung des Themas der Diplomarbeit erachte ich es als außerordentlich wichtig klar zu definieren auf welchem Wissensniveau des Lesers ich ansetzen will. Diese Entscheidung ist deshalb von so großer Bedeutung, weil es wichtig ist zum einen eine wissenschaftlich konsistente und aussagekräftige Arbeit zu erstellen und zum anderen aber auch die Lesergruppe, die den Inhalt versteht und mit den gesammelten Informationen umgehen kann, nicht verschwindend klein werden zu lassen. Dem entsprechend werde ich besonders in der Einleitung auch auf grundlegende Aspekte meiner Diplomarbeit eingehen und versuchen die Thematik treffend zu beschreiben. Diese Beschreibung ist deshalb relevant, weil ohne das nötige Verständnis und Hintergrundwissen die Ergebnisse der Arbeit nicht vollständig verstanden werden können. Des weiteren ist es wichtig eine gemeinsame Definition und Vorstellung über tragende Begriffe der Diplomarbeit zu finden. Zwei wesentliche Konzepte, die sich bereits im Titel wiederfinden, nämlich Robotik und OSGI, werden dem entsprechend bereits in der Einleitung ausführlich erklärt. Erst auf einer gemeinsamen begrifflichen Basis kann vollständig verstanden werden, was genau die Ziele sind und wie sie erreicht werden können.

Um die Ausgangssituationen und die Arbeitsumgebung zu verstehen ist es deshalb notwendig, nach der Definition der Begrifflichkeiten das Vorgehen genau zu dokumentieren. Nur wer den IST Zustand und die Vorinformationen vollständig erfasst hat kann verstehen, wohin die weitere Arbeit geht. Daher werden im Kapitel zwei genau die Ausgangs- und Zielpunkte definiert und letztlich ein geplantes Vorgehen aufgezeigt. Die weiteren Kapitel befassen sich mit der eigentlichen Ausführung und der darauf folgenden wissenschaftlichen Evaluation. Durch das bis dahin gesammelte Vorwissen sollte die grobe Struktur der Lösung, sowie die daraus entstehenden Ergebnisse für jeden (auch ohne Vorwissen) nachvollziehbar sein.

Abschließend versuche ich einen Ausblick auf das zu geben, was in der Arbeit bisher nicht realisiert wurde. Dies beinhaltet Ansatzpunkte für mögliche Folgearbeiten, sowie noch offene Fragestellungen.

Ich möchte diese Arbeit zwei wichtigen Personen widmen, die mir immer wieder hilfreich zur Seite standen. Zum einen meinem Kommilitonen Peter Harmjanz, der mir auch in schwierigen Phasen der Erarbeitung mit Rat und Tat zur Seite stand und auf dessen fachliche Kompetenz immer Verlass war. Zum anderen meinem primären Betreuer Dr. Martin Kurze, der mir eine außerordentlich große Hilfe in problematischeren Teilen der Arbeit war. Mein Dank gilt ebenfalls den Korrekturlesern Angela Fritsch, Benjamin Voigt und Benjamin Paxmann sowie meiner geistigen Stütze Katja Schütte.

„Der Heimroboter im Spannungsfeld zwischen Endgerät und OSGI

Schnittstelle“

1.

Einführung

Inhalt:

1.1 Was ist Robotik

Als einer der zentralen Begriffe im Thema der Diplomarbeit steht die Robotik. Was genau ist Robotik und was definiert einen „Heimroboter“ und unterscheidet ihn möglicherweise von anderen Robotern. Diese grundlegende Fragestellung: „Was ist Robotik“ ist von hoher Relevanz und grenzt das Hauptthema der Diplomarbeit ein. Der Bereich der Robotik ist längst nicht mehr begrenzt auf wenige automatisierte Werksmaschinen. Die moderne Robotik umfasst eine ernorme Menge an verschiedenen Einsatzmöglichkeiten. Roboter finden sich in sehr vielen Bereichen des modernen Lebens wieder. In erster Linie ist Robotik die Wissenschaft der Maschinen; Maschinen, die je nach Situation und Gebrauchszweck zugeschnitten werden und möglichst automatisiert und effektiv spezialisierte Aufgaben erledigen.

Der aller erste und auch gleichermaßen bekannteste Einsatzzweck der Maschinen ist die industrielle Massenproduktion. Hierbei übernehmen Roboter feste, vordefinierte Handlungsabläufe (meist Fließbandarbeiten) und steigern durch enorme Geschwindigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit die Produktionsrate massiv. Doch dieser Einsatzort ist lediglich einer von vielen. Moderne Roboter finden Einsatzzwecke in fast allen Bereichen, angefangen von medizinischen Chirurgieassistenten bis hin zur Sonde auf dem Mars, selbst im Entertainmentbereich haben Roboter bereits ihren Einzug gefunden ^1.1 . Die Einsatzbereiche der Roboter sind also außerordentlich mannigfaltig geworden, die wichtigste zu klärende Frage bleibt, worin unterscheiden sich die verschiedenen Roboter und wie werden sie auf ihren Einsatz ‚zugeschnitten’?

1.1 Hiermit ist nicht zuletzt der AIBO von SONY gemeint, eine von verschiedenen rein multimedialen Entertainmentrobotern. In diesem Falle in der Form eines Hundes.

Seite 6 / 68

Roboter unterscheiden sich durch zwei wesentliche Merkmale: zum einen besitzt jeder Roboter eine physische Hülle, also eine Art Form oder Gestalt, die ihn von anderen Robotern unterscheidet. Zum anderen differenziert man Roboter nach der Software, also dem Verhaltensprogramm, welches auf ihnen läuft. Beide Merkmale sind gleich wichtig und sollten deshalb separat betrachtet werden. Die Fähigkeiten und Einsatzzwecke der Roboter setzen sich aus beiden Faktoren gemeinsam zusammen; der effektivste Roboter für ein gegebenes Problemfeld besitzt eine möglichst optimale Hülle (Form und äußere Eigenschaften) und eine möglichst optimale Software (Verhaltensprogramm). Dies für jede denkbare Aufgabenstellung zu erreichen ist das Ziel der Robotik.

1.1.1 Das physische Design

Das physische Design spielt eine wichtigste Rolle in der Robotik. Von ihm hängt zwangsläufig zu einem großen Teil die Effektivität des Roboters ab. Nur ein zweckorientiertes und möglichst optimal gewähltes Design erlaubt es dem Roboter seine Aufgabe best möglich zu erledigen.

Das physische Design lässt sich grob in drei Themengebiete gliedern, die je nach Aufgabenstellung und Einsatzzweck mehr oder weniger ins Gewicht fallen. Die drei Schwerpunkte sind Sensorik, Akustik und Motorik. Einleitend ist bereits anzumerken, dass es nicht das „optimale“ Design für einen Roboter gibt. Physischer Designentwurf ist immer ein schmaler Grad zwischen Kosten und Nutzen. Die verwendete Technik und der Aufbau müssen immer in Relation zum Problem stehen und sind deshalb einzigartig und stark problemabhängig.

Seite 7 / 68

Motorik:

Abb 1.1 und 1.2 zeigen einen Schlangenroboter der Fraunhofer Gesellschaft (oben) und einen Prototyp eines Blimps (unten) Akustik:

Das Aufgabenfeld der Akustik ist deutlich spezialisierter und beschäftigt sich im Kern mit zwei wesentlichen Aspekten: Audioerkennung und Sprachwiedergabe. Zwar gibt es noch andere Aufgabenbereiche, doch die dominierenden Problemfelder sind klar abgesteckt. Audioerkennung in jeder Form dient der Kommunikation und ist getrieben vom Leitgedanken eines autonomen Roboters, der möglichst fehlertolerant und sicher alle akustischen Eingaben verarbeiten kann. Dem zu Grunde liegen in aller erster Linie gute Mikrofone, wobei je nach Aufgabentyp ein Zielmikrofon (also Lasermikrofon) oder Umgebungsmikrofon gewählt wird. Manchmal sogar eine Kombination aus beidem um effektiv arbeiten zu können. Der Stand der Technik macht es von Seiten der Hardware möglich sehr akkurat und genau Geräusche wahrzunehmen, teilweise sogar präzise zu filtern. Die eigentliche Schwierigkeit liegt nach wie vor in der Interpretation des Gesprochenen und deren automatischer Umwandlung in Befehle. Oft müssen Sätze wiederholt oder stärker auf die Befehle betont werden, um den gewünschten Erfolg zu erzielen ^1.3 .

Der andere Schwerpunkt liegt im Bereich Sprachsynthese in der die Entwicklung in den letzten Jahren sehr stark voran getrieben wurde. Erste sinnvolle und gut klingende Programme existieren bereits, doch das zentrale Problem der richtigen Betonung, ganz abgesehen von umgangssprachlichen Ausdrücken, ist noch lange nicht gelöst.

1.2 Siehe hierzu Quelle [4] - Keiko Motoyama, Hidenori, Kawamura, Masahito, Yamamoto, “Development of autonomus blimp robot with intelligent control”, IWEC-2002, pp 183-190, 2002

1.3 Siehe hierzu auch Abschnitt 1.1.2 Verhaltenssoftware der Roboter. Hier wird die Komplexität und der Unterschied zwischen vollkommen autonomen Maschinen und interagierenden Androiden dargestellt.

Seite 8 / 68

Für die meisten Roboterprobleme gibt es in diesem Bereich solide und aufgabenangemessene Problemlösungen, so dass Akustik meist nicht mehr die zentrale Rolle beim physischen Entwurf spielt. Sensorik:

Dieser Bereich befasst sich mit der Wahrnehmungsfähigkeit des Roboters. Es gibt Problemfelder mit nur eingeschränktem sensorischen Aufwand, wie z.B.

Fließbandproduktionen, bei denen ein Roboter lediglich begrenzte Arbeitsschritte in einer fest vorgegebenen Umgebung unter fest vorgegebenen Umständen und Arbeitsabläufen abarbeitet. Diese Situationen entsprechen hochgradig spezialisierten Arbeiten und haben als Resultat, dass der Roboter nur Bruchteile der Welt wahrnehmen muss, um Entscheidungen zu fällen. Die andere Extremsituation ist als Android in der Robotik bekannt. Ein vollkommen frei handelnder, möglicherweise sogar lernender Roboter, der eigenständig versucht alle zur Verfügung stehenden Parameter zu analysieren und zu einer Lösung zusammen zu fügen.

auch Rechenzeit, womit das Ziel ist, einen Roboter zu erschaffen, der möglichst effektiv arbeitet und dabei möglichst wenig kostet ^1.4 . Die am häufigsten verwendeten Sensoren sind:

- Infrarotsensoren arbeiten mit Lasertechnik. Sie führen Laserstrahlen entlang der Achse ihrer Linse und fangen die Reflexionen auf. Aus der entstehenden Zwischenzeit wird somit der Abstand zu Objekten berechnet. Somit sind Roboter in der Lage Positionen von Gegenständen zu lokalisieren. Die IR-Sensoren, die zur Kollisionsberechnung und zum Erkennen von Hindernissen und Entfernungen benutzt werden, sollten möglich umfassend rund um den Roboter angebracht sein, damit dieser ein Bild seiner Umgebung errechnen kann. Es ist ratsam, die Sensoren im unteren Bereich des Roboters anzubringen, weil somit nicht nur im hohen Maße sichergestellt wird, dass auch relativ kleine Objekte nicht überfahren werden, sondern weil bei Drehungen jeder Art ein Schema von Hindernissen erzeugt wird. Nachteil dieser Platzierung der Sensoren sind hervorstehen Kanten oder Objekte die „frei“ in der Luft stehen.

- Bumper Sensoren sind einfache Berührungssensoren, die Berührungen auf dem Sensorfeld melden. Mit diesen Sensoren kann der Roboter überhaupt erst realisieren, dass er gegen einen Widerstand geraten ist.

- Visuelle Sensoren zeichnen die Umgebung auf, zu ihnen gehören beispielsweise Kameras. Je nach Qualität zeichnen sie sich durch eine hohe FPS (frames per second) Rate, eine hohe Lichtempfindlichkeit, eine große Brennweite oder eine hohe Pixelauflösung aus, wobei die

1.4 Siehe hierzu Quelle [6] - Naohiro Mastunami, Kumiko Tanaka-Ishii, Ian Frank, “Lego Mindstorm Cheerleading Robots”, International Workshop on Entertainment Computing, pp 191-199, 2002

Seite 9 / 68

empfangenen Bilder je nach Roboter ausgewertet werden. Die Platzierung der Visuellen Sensoren (Kameras) sollte so weit oben wie möglich geschehen. So verschafft sie dem Roboter einen relativ guten Überblick über die Umgebung und erleichtert das Vergleichsverfahren, bei dem der Roboter das aktuelle Bild seiner Umgebung mit der Umwelt vergleicht.

1.1.2 Die Verhaltenssoftware

Verhaltenssoftware sind jene Programme, die das Verhalten und die Reaktionen des Roboters kontrollieren. Diese Software bildet das zweite entscheidende Merkmal eines Roboters. Hierbei gibt es von Anfang an zwei grundsätzlich unterschiedliche Ansätze. Zum einen den Ansatz eines „aufgabenorientierten und hochspezialisierten“ Roboters, dessen Software es ihm erlaubt eine ganz spezielle Aufgabe in einem dafür vorbereiteten Feld effektiv und möglichst schnell auszuführen. Bereits existierende Beispiele dafür sind Fließbandroboter, die durch ihre Sensorik nur einen Bruchteil der Welt wahrnehmen und in sehr beschränkten Bereichen einsatzfähig sind ^1.5 , dafür aber die Aufgabestellung für die sie erschaffen wurden gleichermaßen präzise und sehr effektiv ausführen können. Das genaue Gegenteil dessen ist der Ansatz des „ Androiden“, meist in einer dem menschlichen Abbild nachempfundenen physische Hülle, die eine möglichst allgemeine Software besitzen soll, um damit wenn möglich sogar eigenständig flexibel auf neu auftretende Situationen zu reagieren. Des weiteren ist eines der angestrebten Ziele dieses Forschungsbereichs die Schaffung einer echten KI, also einer künstlichen, lernfähigen, sich selbst weiterentwickelnden Intelligenz. Die Realisierbarkeit dessen ist im Gegensatz zum sehr viel weniger komplex formulierten Ziel einer Aufgabenorientierung ungewiss und bedingt weiterer Grundlagenforschungen.

Da das Thema Robotik noch sehr jung ist, kann keiner als der „richtige“ Ansatz (s.o.) betrachtet werden und dem entsprechend laufen viele Forschungen in einem Bereich zwischen den beiden Extremen ab. Mischformen können existieren, bei denen zwar gewisse Funktionen eines Roboters implementiert werden, andere (möglicherweise komplexere) allerdings erst auf einem abstrakten theoretischen Grad betrachtet werden.

Trotz der unterschiedlichen Ausgangsideen ist das Ziel das gleiche, nur der Rahmen den sich beide Extrema stecken, unterscheidet sich. Während die Entwicklung eines spezialisierten Roboters ein durchaus realisierbares Ziel ist, das mit der entsprechenden (bereits existierenden) Hardware und einer durchaus realistischen (unter dem Aspekt Arbeitsaufwand) Softwarelösung erreichbar ist. Das Ziel hierbei sollte mehr als eine Art Zwischenprodukt betrachtet werden, eine Version (oder Prototyp), die nach der Fertigstellung optimiert werden soll. So werden die Fähigkeiten und Einsatzzwecke zyklisch größer, während jedes Produkt ein weiterer einsetzbarer Meilenstein ist. Weiter unten in aktuellen Projekten werden einige dieser Vorgehensweisen wieder zu finden sein.

Der klare Kontrast hierzu ist die Zielsetzung eines „perfekten“ Roboters, eines Androiden. Dabei geht es weniger um konkrete Zwischenprodukte, die vollständig funktionieren, als

1.5 Siehe hierzu Kapitel 1.1.1 Das physische Design, bei dem Spezialroboter und Fließbandroboter vorgestellt werden.

Seite 10 / 68

vielmehr um eine grundlegende wissenschaftliche Betrachtung der Robotproblematik. Da zur Zeit weder die vorhandene Hardware (Rechenleistung) noch annähernd die vorhandene Software existiert, um einen solchen Androiden mit einer mehr oder weniger vollständigen KI und den sensorischen und motorischen Fähigkeiten zu versehen, beschäftigt sich dieser Forschungsansatz zunehmend stärker mit der theoretischen Lösbarkeit dieses Problems und der Suche nach allgemeinen Lösungsstrategien. Diese sollen als Grundlagenforschung dienen und es ermöglichen mit der richtigen Technologie einen solchen Androiden zu bauen. Darüber hinaus dienen sie als theoretische Grundlage der Robotik und beschäftigen sich nicht zuletzt mit der Lösbarkeit solcher (Teil-)Problemstellungen ^1.6 . Zusammenfassend bleibt anzumerken, dass die Entwicklung im Robotikbereich in den letzten Jahren, nicht zuletzt durch neue Hardware, rasante Fortschritte macht. Doch an dieser Stelle ist es wichtig eine realistische Einschätzung dessen zu geben, was momentan realisierbar ist. Zu diesem Zweck werden im nächsten Kapitel repräsentativ aktuelle wichtige Robotikprojekte vorgestellt.

1.6 Für weitere Informationen zum Ansatz der allgemeinen Androidenforschung siehe http://citeseer.nj.nec.com/529639.html

Seite 11 / 68

1.2 Übersicht über aktuelle Robotikprojekte

Entscheidend für das Verständnis der Thematik ist letztlich auch ein allgemeiner Überblick über die aktuelle (Entwicklungs-)Situation im Bereich der Robotik. Oft liegen die Erwartungen der Kunden und die allgemeine Meinung dessen, was Roboter bereits in der Lage sind zu leisten, weit von dem entfernt, was der Status quo der Entwicklung ist. Um zu verstehen wo Engpässe liegen, ist es nicht nur wichtig verschiedene aktuelle Projekte zu betrachten, vielmehr soll auch aufgezeigt werden an welchen Problemfeldern gearbeitet wird und was aktuell realisierbar ist.

Wie bereits weiter oben angedeutet, ist es schon seit einigen Jahren möglich begrenzte Ausschnitte der realen Welt so aufzubereiten, dass ein Roboter sehr viel effektiver als ein menschlicher Arbeiter feste vorgeschriebene, meist sich immer wiederholende Arbeitsschritte ausführt. Die physische Hülle dieser Roboter beschränkt sich oft nur auf einen Greifarm mit Gelenken, der feste, vordefinierte Punkte abarbeiten soll. Die Sensoren müssen dem zufolge nur sehr begrenzte Wahrnehmungsfähigkeiten aufweisen und die zu erledigende Arbeit besitzt keinen hohen Grad der Komplexität.

Die schwierigeren Fälle sind Roboter, die an keine feste Umgebung gebunden sind. Sobald sich der Einsatzrahmen ausdehnt und die Umgebung nicht mehr vollkommen fest vordefiniert ist, haben auch Roboter, die mit vielen Sensoren ausgestattet sind, Probleme sich zu orientieren. Die Fehlerquellen und Unbekannten steigen mit jeder neuen Aufgabe, die ein Roboter ausführen soll und der aktuelle Stand der Technik bietet derzeitig keine befriedigende Navigations- und Reaktionssoftware. Ganz im Gegenteil, trotz aufwändiger Werbefilme und Präsentationen bewegt sich das Navigationsniveau der Roboter auf einer sehr rudimentären Entwicklungsstufe. Nicht alle Systeme verfügen über Farbbilderkennung und auch neuere IR Sensoren bieten keine so hohe Zuverlässigkeit, wie dem Kunden oft vorgetäuscht wird.

Quelle: Lego Mindstorm Robots - siehe hierzu Quelle [6] Naohiro Mastunami, Kumiko Tanaka-Ishii, Ian Frank, “Lego Mindstorm Cheerleading Robots”, International Workshop on Entertainment Computing, pp 191-199, 2002

Seite 12 / 68

Der tatsächliche Entwicklungsstand, ohne Fiktionen bereits fertiger funktionsfähiger Systeme liegt auf einen Basisniveau, bei dem der Roboter in der Lage ist bei guten bis hin zu optimalen Bedingungen bezüglich einfacher Basisaufgaben korrekt zu arbeiten. Zum besseren Verständnis werden nachfolgend vier verschiedene (meist kommerzielle ^1.7 ) Projekte mit unterschiedlichen Zielen vorgestellt. Sie geben einen sehr guten Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand und die Möglichkeiten der Robotik.

a) Aibo

Hierbei handelt es sich um ein Projekt von Sony, das klar in den Bereich der Entertainmentroboter einzuordnen ist. Aibo ( A rtificial Intelligent roBOt) ist ein elektronisches Haustier, das eine Lernphase durchschreitet. Dabei nimmt der Roboter mit der Zeit gewisse Verhaltensmuster seines Besitzers an (versucht anhand von einfachen Parametern Lernerfolge zu simulieren ^1.8 ) und reagiert damit individuell auf ihn. Diese Art der Interaktion mit dem Menschen ist ein erster Versuch mit einer einfachen Problemstellung im Sektor Mensch-Roboterinteraktionen Erfahrungen zu sammeln. Das Produkt ist nun schon in der 3. Produkt - Generation und hat mit ca. 45000 verkauften Exemplaren die Nachfrage noch lange nicht gedeckt. Problematisch ist allerdings immer noch der relativ hohe Einzelstückspreis, der viele Interessenten noch immer vom Kauf eines Aibos abhält. Dieser Roboter ist nach wie vor als „1 on 1“, also ein Roboter, der mit einem Menschen interagieren kann, designed und ist nicht fähig sensorisch mit anderen Aibos zu kommunizieren. Die Lernquote ist ebenfalls noch sehr gering (im Vergleich zum Rahmen der Möglichkeiten) und vor allem immer noch auf eine Person beschränkt. Damit wurde auch in diesem Falle die Problemstellung Interaktion auf ein überschaubares Maß reduziert. Die Entwicklung geht aber auch in diesem Falle zu einem Gruppenroboter (also n on 1) hin, der nicht nur interaktiv mit seiner Umgebung kommunizieren kann, sondern auch Kommunikationsmöglichkeiten mit anderen Aibos besitzt. Angedacht wären hierbei Dinge wie eine „Buddy - List“ (Bekanntenliste) für sowohl Menschen als auch andere bekannte Aibos, die wiederum je nach Anwesenheit das Verhalten beeinflusst (z.B. Spielen mit anderen Hunden, spezielle personenbezogene Begrüßung, etc.). In der neusten Version ist eine begrenzte Spracherkennung eingebaut, die den Aibo auf seinen Besitzer noch weiter fixiert. Als rein

1.7 Robocup ist ein nicht kommerzielles Projekt verschiedener Universitäten - es bildet unter den Beispielen deshalb die Ausnahme. 1.8 Ein offensichtlich immer noch in der Planung befindliches Softwareprojekt, was auf Basis von Lob und Häufigkeit gestellter Befehle analysiert, wie der Roboter sich in der Zukunft verhalten sollte. Leider bieten die Parameter lediglich begrenzten Spielraum, so dass diese Charakterentwicklung nicht über kleine Charakteränderungen hinausgeht. Dazu kommen Schwierigkeiten in der Kommunikation, denn das angebrachte Mikrofon hat außerordentlich große Schwierigkeiten gerade bei stärkerer Geräuschkulisse Befehle in irgend einer Form zu realisieren.

Seite 13 / 68

b) Asimo

Eine vollkommen andere Herangehensweise ist bei Projekt Asimo ( A dvanced Step in Inovative Mobility) von Honda zu erkennen. Dieses Projekt ist kein Entertainment- sondern Arbeitsroboter, der auf möglichst akkurate Arbeitsabläufe spezialisiert ist. Hauptaugenmerk wurde nicht auf besondere zusätzliche Features gelegt, sondern in erster Linie auf saubere Erkennung der Umgebung und gute, flüssige Bewegung. Ziel hierbei ist, einen autonomen Arbeitsroboter zu schaffen, der sich den Bedingungen individuell anpasst. Auch detaillierte Interaktion mit dem Menschen (Spracherkennung, -ausgabe, Emotionserkennung) ist in der Entwicklung. Diese Probleme mit wirklich funktionierenden Ansätzen zu lösen ist allerdings immer noch Vision. Zu groß ist der Programmieraufwand und zu schlecht sind die aktuellen technischen Möglichkeiten, als dass ein komplexes Problem wie Emotionserkennung treffsicher behandelt werden könnte. Bei diesem Projekt sollen in erster Linie Standards geschaffen werden, die es erlauben einen ähnlichen Roboter in

realen Tätigkeiten zu beschäftigen. Wenn man hierbei die Entwicklung betrachtet, die sehr gut und anschaulich dokumentiert von Honda vorliegt, so erkennt man, dass es z.B. erst durch ein stark steigendes technisches Niveau in den letzten Jahren möglich geworden ist, die Animation fürs Laufen des Roboters zu berechnen. Die Marktgewinne unterscheiden sich in diesem Sektor, da ein Einzelstück zu teuer ist und somit bleibt es beim Asimo vorerst nur bei einem Forschungsprojekt. Durchschnittlich alle zwei Jahre wird die entsprechend neue Variante des Asimo präsentiert, um damit den rapiden Entwicklungsfortschritt im Bereich Robotik (und natürlich auch Honda) zu dokumentieren. Abb1.6 Asimo

c) Robocup

Bei diesem Projekt handelt es sich um eine nicht kommerzielle Variante der Roboterentwicklung. Vorwiegend Universitäten ‚basteln’ und programmieren hierbei ein eigenes Roboterfußballteam, welches an Turnieren, bis hin zu Weltmeisterschaften teilnehmen kann. Dabei zeigt sich ein vollkommen anderer Ansatz, als bei den anderen beiden Projekten, denn die einzelnen Roboter sind nicht so komplex wie die oberen Beispiele entworfen. Die Hardware soll in erster Linie funktional und zweckorientiert sein (dem entsprechend sind auch keine richtigen Hüllen vorhanden. Vielmehr ist das Problem hierbei, dass ein Team von mehreren Robotern möglichst koordiniert das Spielfeld, den Ball und vor allem die Tore erkennt und je nach Situation taktisch angepasst vorgehen soll. Somit sind die Roboter also einer sich dynamisch verändernden Situation auf dem Spielfeld ausgesetzt, in der sie Situationen richtig erkennen und deuten müssen. Das Spiel findet deshalb auf einem sehr niedrigen Niveau statt, aber gemessen an der Problemstellung, die alles andere als trivial ist, werden hier immer wieder extrem wichtige Erkenntnisse gewonnen, die für alle Arten des Robotereinsatzes von hoher Relevanz sind.

Seite 14 / 68