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Software Innovation
Campus Paderborn
Forschungs- und Innovationscampus Zukunftsmeile 2; Foto: Matern Architekten Bildinformationen anzeigen

Forschungs- und Innovationscampus Zukunftsmeile 2; Foto: Matern Architekten

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VARobot: Unterstützung der Roboterprogrammierung durch VR und AR

Obwohl die Begriffe Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) oftmals noch immer mit Unterhaltung und Videospielen assoziiert werden, haben sich die vielfältig nutzbaren Anwendungsbereiche der Technologien auch in anderen Branchen wie der Industrie, der Bildung oder auch der Medizin herausgestellt, wodurch deren Einsatz seit Langem Thema aktueller Forschung ist.

Während Virtual Reality die Vorstellung einer virtuellen Welt realisiert, in der sich der Anwender durch die Manipulation seiner Sinne präsent fühlt und vollkommen in eine virtuelle Welt eintaucht, ohne jeglichen Bezug zur Außenwelt zu haben, ist Augmented Reality eine Erweiterung der Realität. Das Erwerben von digitalen Daten in einem realen Raum steht hier im Vordergrund.

Die Idee hinter der Projektgruppe „Virtual and Augmented Reality Assisted Robot Programming (VARobot)“ ist laut Projektleiter Dr. Enes Yigitbas folgende: „Im Kontext des Projektes it’s OWL AWARE, Arbeit 4.0: Unterstützungsangebote für Unternehmen der produzierenden Industrie zur Gestaltung des digitalen Wandels der Arbeitswelt, haben wir in Kooperation mit Industriepartnern des SICP diverse AR/VR-Anwendungen umgesetzt. Da die Programmierung von Robotern eine komplexe Aufgabe darstellt, hatte ich die Idee, moderne Interaktionstechnologien wie AR/VR zu nutzen, um die Roboterprogrammierung einfacher zu unterstützen und gar Laien dazu zu befähigen, ihre Roboter zu programmieren.“ Durch diese Unterstützung kann der üblicherweise nötige Programmieraufwand vermieden werden, sodass der Einsatz von Robotern zur Automatisierung auch bei geringen Losgrößen wirtschaftlich bleibt. Das könnte unter anderem kleinen und mittleren Unternehmen dabei helfen, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten.

Im Zuge des Projektes werden von Studierenden der Projektgruppe zwei unterschiedliche Roboterprogrammierumgebungen erarbeitet. Zum einen eine VR-basierte Lösung, in der ein Benutzer die Programmierung der Roboter in einer virtuellen Umgebung durchführt und die Kommandos an den realen Roboter schickt. Zum anderen eine Umgebung, in der die AR-Projektion des Roboterarms im realen Raum durch Gesten gesteuert und programmiert werden kann. „Dazu verwendet der Benutzer eine sogenannte HoloLens, eine Mixed-Reality-Brille, mit deren Hilfe er dem Roboter anhand der Oberfläche eine Bewegungsfolge vorgibt, die er übernehmen soll“, erläutert Ivan Jovanovikj, wissenschaftlicher Mitarbeiter im SICP. In diesem Rahmen bieten VR und AR mehrere Vorteile im Programmierprozess. „Der Programmierer erhält in Echtzeit eine visuelle Rückmeldung anhand eines simulierten Prozesses, wodurch Fehler schnell erkannt und beseitigt werden können. Dies führt zu einer verkürzten Programmierzeit und einer höheren Qualität des daraus resultierenden Roboterprogramms“, so Yigitbas. VR unterstützt die Programmierung und die Fernbedienung von Robotersystemen, was zu einer sicheren und flexiblen Interaktionsumgebung führt. Die Synergieeffekte von VR und AR können zudem helfen, die Aufgabe der Roboterprogrammierung auf zusammenwirkende Weise besser zu unterstützen.

Die Einsatzmöglichkeiten eines derart programmierten Roboters sind dabei vielfältig, jedoch denken die beiden Wissenschaftler insbesondere an Industrieroboter in der Fertigung. „Wir stehen in Kontakt zu anderen Partnern und wollen auch in Zukunft die Anwendung im industriellen Kontext ausloten“, betont Yigitbas.