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KUKA Robot Learning Lab am KIT

KUKA Robot Learning Lab am KIT
Ansprechpartner:

M. Sc. Wolfgang Wiedmeyer

Links:
Partner:

KUKA

Roboception

SCHUNK

Das KUKA Robot Learning Lab am KIT ist ein aus der Ferne zugängliches Roboterlabor, das aktuell am IPR entwickelt wird. Es wird Studierenden und Forschern aus der ganzen Welt ermöglichen, über das Internet auf die Roboter im Labor zuzugreifen und ihre eigenen Projekte auszuführen.
 


Das Labor bietet Studierenden die einmalige Gelegenheit, ihren Code auf Industrierobotern auszuführen, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen und normalerweise nicht für sie verfügbar sind. Ebenso leiden weltweit viele weniger privilegierte Wissenschaftler unter dem Problem, dass sie wegen der hohen Kosten keinen Zugang zu Roboterhardware haben und daher auf Simulationen zurückgreifen müssen. Aktuelle Simulationsframeworks sind jedoch nicht in der Lage, das Verhalten in der realen Welt ausreichend genau abzubilden - beim Manipulieren von Objekten oder dem Emulieren von Sensoren gilt dies in besonderem Maße. Daher bietet das Labor Studierenden die Möglichkeit, auf einzigartige und aufregende Art und Weise die Grundlagen der Robotik zu erlernen und Erfahrung mit Roboterhardware zu sammeln, während es für Wissenschaftler eine Entwicklungsplattform darstellt, die es ihnen ermöglicht, ihre Projekte aus der Simulation in die richtige Welt zu übertragen.

Das Labor hat inzwischen seinen finalen Zustand mit 10 Roboterzellen erreicht, von denen jede über einen KUKA LBR iiwa Roboter mit Kraft-/Momentensensorik, eine Roboception Stereo-Kamera als 3D-Sensor, einen SCHUNK-Greifer und eine Webcam verfügt. Die Roboter, Stereo-Kameras und Greifer werden großzügigerweise von den entsprechenden Herstellern zur Verfügung gestellt. Von 10 aufgebauten Roboterzellen sind bereits 4 vollständig betriebsbereit und anhand von Demo-Projekten getestet. Das Robot Learning Lab wurde in einem speziell hierfür entworfenen Labor eingerichtet, das den Platz von 4 vorherigen Laboren einnimmt. 

Abgesehen von den Videos der Webcams erhalten Nutzer Zugriff auf Logs und während der Experimente gesammelte Daten. Ziel ist es, dieselbe Entwicklungserfahrung und denselben Datenzugriff zu ermöglichen, wie wenn der Nutzer direkt neben dem Roboter sitzen würde. Während es das Ziel ist, dem Nutzer möglichst viele Freiheiten beim Kontrollieren des Roboters zu gewähren, wird die Sicherheit immer noch gewährleistet. Durch den Einsatz einer vollautomatisierten und effizienten Verarbeitungspipeline für Experimente werden die Roboter beinahe rund um die Uhr verfügbar sein. Dies sorgt dafür, dass das Labor für Massive Open Online Courses (MOOCs) sowie für Crowd Research mit hunderten Teilnehmern geeignet ist. 

Das Labor wird in den Robotik-Lehrplan am KIT eingebunden werden und wird für Übungen im Rahmen von Vorlesungen genutzt werden; ebenso wird ein dedizierter Laborkurs entworfen werden. Zusätzlich wird das IPR Partnerschaften mit anderen Universitäten eingehen, um das Labor einer breiteren Masse an Studierenden zugänglich zu machen.

Durch Wettbewerbe und herausfordernde Projekte kann der Übergang zur Crowd Research realisiert werden. Crowd Research hat das Ziel, neue wissenschaftliche Durchbrüche durch großangelegte Kooperation von Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen zu erzielen. Bei einer hohen Teilnehmerzahl ist auch die Wahrscheinlichkeit hoch, dass unter den Teilnehmern einige wenige Wissenschaftler mit einer großartigen Lösung für ein wissenschaftliches Problem dabei sind, während andere sofort auf Basis dieser Lösung weiterarbeiten können.

Das Robot Learning Lab ist darüber hinaus speziell darauf ausgelegt, Forschung im Bereich der Anwendung von datengetriebenen Verfahren in der Robotik zu unterstützen. Das Labor ermöglicht die automatische Datensammlung während dem Ausführen von Experimenten. Durch die hohe Verfügbarkeit und diverse Sicherheitsmaßnahmen ist es ideal für das automatisierte Training von Neuronalen Netzen außerhalb einer Simulationsumgebung geeignet, beispielsweise für solche, die für die Robotersteuerung eingesetzt werden sollen.

Sobald das Labor voll einsatzfähig ist wird ein Livestream zur Verfügung gestellt, der die arbeitenden Roboter der verschiedenen Experimente im Labor zeigt.