Einzigartige Teamleistung: Team SWOT wird Deutscher Meister beim RoboCup@Work
Bild: KauppDer RoboCup German Open ist einer der wichtigsten Wettbewerbe für Robotik und Künstliche Intelligenz in Deutschland. Junge Talente aus Schulen und Universitäten treten mit ihren autonomen Robotersystemen gegeneinander an und treiben so technologische Innovationen voran.
Das Team „SWOT“ der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt überzeugte mit Bestleistungen in allen sechs Durchgängen in der Kategorie RoboCup@Work und wurde Deutscher Meister. Im Interview spricht Prof. Dr. Tobias Kaupp, Professor für Robotik und Digitale Produktion an der THWS, über den Team-Erfolg, Herausforderungen und Effekte des RoboCups.
VDI: Der RoboCup ist eine der bedeutendsten Plattformen für Robotik- und KI-Forschung. Was macht den Wettbewerb für Sie besonders?
Tobias Kaupp: Das Besondere am RoboCup ist, dass jedermann mit eigenen Augen sehen kann, wie weit die technischen Entwicklungen in der Robotik wirklich schon fortgeschritten sind. Das ist der erste Schritt in Richtung Technologietransfer in die reale Welt.
Wettbewerbe oder Challenges haben allgemein die Eigenschaft, Entwicklungen zügig voranzutreiben, da Menschen sich gerne messen und dabei oft über sich hinauswachsen. Genau wie im Sport – daher kommt es nicht von ungefähr, dass der RoboCup im Jahr 1996 mit Fußball begonnen hat.
Was ich am RoboCup bemerkenswert finde, ist die überaus kollegiale Atmosphäre. Die Teams teilen ihre Lösungsansätze, stellen ihren Code als Open Source zur Verfügung und freuen sich gemeinsam über Erfolge. Das nenne ich einen gesunden Wettbewerb.
VDI: Worum geht es in der @Work_Liga?
Tobias Kaupp: Es geht darum, Logistik-Prozesse einer Smart Factory nachzustellen und zu erproben. Konkreter: der Transport von Bauteilen und Werkzeugen innerhalb einer Fertigung oder Montage. Es besteht großes Interesse daran, diese nicht-wertschöpfenden Prozesse zu automatisieren. Derzeit werden sie oftmals noch von Menschen durchgeführt. Die @Work-Liga fokussiert sich also auf den Transport und insbesondere die Handhabung von Bauteilen innerhalb einer nachgestellten Smart Factory.
VDI: Wer steckt hinter dem Team SWOT?
Tobias Kaupp: Die Zusammensetzung des Teams ändert sich ständig, da Studierende ja nur vorübergehend an der Hochschule sind. Es gibt aber eine Stammmannschaft bestehend aus zwei Laboringenieuren, die für die nötige Kontinuität sorgen. Daneben sind meist Doktoranden, Masterstudierende sowie Bachelorstudierende aus dem Bereich Robotik und Mechatronik involviert. Meine Aufgabe ist es, das Team immer wieder neu zusammenzustellen und sicherzustellen, dass Wissen nicht verloren geht.
VDI: Ihr Team ist jetzt amtierender Weltmeister und Deutscher Meister! Was ist für Sie der Schlüssel zu diesem Erfolg?
Tobias Kaupp: Einmal die oben erwähnte Stammmannschaft, die das Wissen und Erfahrungen über die Jahre weiterträgt. Der zweite Punkt ist unsere enge Zusammenarbeit mit der Industrie, z.B. in geförderten Forschungsprojekten. Wir verstehen daher, wie man robuste Lösungen baut und dass es wichtig ist, eine gute Error Recovery einzubauen für unvorhergesehene Fälle. Drittens nutzen wir industrietaugliche Hardware – damit können wir uns auf die Softwareentwicklung konzentrieren.
Vita
Tobias Kaupp ist seit November 2018 Forschungsprofessor für Robotik und Digitale Produktion an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (TWHS). Er leitet das an der THWS angesiedelte Institut "Center für Robotik" (CERI).
Prof. Kaupp arbeitet eng mit der regionalen Industrie zusammen. Sein Forschungsschwerpunkt liegt auf der sicheren Mensch-Roboter Kollaboration für die industrielle Montage und Fertigung. Allgemein beschäftigt er sich mit Robotikanwendungen für die Smart Factory und im Handwerk, z.B. mobile Manipulatoren.
Im Bereich der Lehre hat Prof. Kaupp den B.Eng. Studiengang für Robotik der THWS mit konzipiert und dafür mehrere Lehr- und Forschungslabore etabliert. Seit Jahren nimmt er mit Studierenden-Teams erfolgreich an verschiedenen Robotik-Wettbewerben teil.
Vor seiner Berufung zum Professor war Dr. Kaupp zehn Jahre lang als Geschäftsführer einer Mobilrobotikfirma tätig, die er im Jahr 2007 in Australien mit zwei Kollegen der University of Sydney ausgegründet hat. Er hat seine Doktorarbeit an der gleichen Universität im Jahre 2008 absolviert, mit dem Thema "Kollaborative Mensch-Roboter Interaktionen". Davor hat er ein Diplom (FH) der physikalischen Technik (2001) und einen Master of Science in Mechatronics (2003) von der Hochschule Ravensburg-Weingarten empfangen.
VDI: Ihr Team wurde während des Wettbewerbs sowohl vor Ort als auch aus der Ferne mit technischem Support unterstützt. Wie wichtig ist diese Zusammenarbeit für den Erfolg?
Tobias Kaupp: Einer unserer Laboringenieure ist kurzfristig krank geworden und hat daher von daheim aus einzelnen Fragen beantwortet, was sehr hilfreich war. Der zweite Teilnehmer aus der Ferne war unserer früherer Team Captain, der vor kurzem von der Hochschule in die Industrie gewechselt ist und der immer noch mit viel Enthusiasmus dabei ist.
Es war aber gut zu lernen, dass wir auch mit einer kleinen Mannschaft vor Ort gute Ergebnisse erzielen können. Das bedeutet auch, dass das System vor dem Wettkampf voll funktionsfähig sein muss und nur noch Anpassungen gemacht werden, wie z.B. Änderung der Parameter. Bei früheren Wettkämpfen haben wir auch schon über Nacht neue Objekte „eingelernt“, d.h. Bilder gemacht und unser neuronales Netz nachtrainiert, wozu wir dann auf die Rechner der Hochschule zugegriffen haben.
VDI: Ihr Team hat in allen sechs Durchgängen der @Work-Liga die meisten Punkte erzielt. Wie wurden die Herausforderungen in den einzelnen Runden gemeistert?
Tobias Kaupp: Der Wettbewerb ist so gestaltet, dass jeder Run zunehmend schwieriger wird. Um die Navigationsfähigkeiten zu testen, werden zusätzliche Hindernisse eingefügt, die der Roboter nicht in seiner vorher erstellten Karte hat. Objekterkennung wird dadurch erschwert, dass unbekannte Störobjekte eingefügt werden oder die Untergründe sich ändern, z.B. silbernes Bauteil auf einer reflektierenden Oberfläche. Dann kommt das Greifen von schrägen Tischen oder das Ablegen in industrieüblichen Plastikcontainer dazu. Schließlich gibt es fortgeschrittene Aufgaben wie das Greifen von einem Drehtisch oder das Ablegen in Aussparungen.
Wir haben es dieses Mal geschafft, in jeder Runde die meisten Punkte zu erzielen, aber es war oftmals knapp. Man kann ohne weiteres auch mal mit Null Punkten aus einem Rennen gehen, wenn es zu Startschwierigkeiten oder Hardware-Fehlern kommt, was uns z.B. bei der Weltmeisterschaft in Eindhoven passiert ist. Daher bleibt es jederzeit spannend.
VDI: Welche langfristigen Auswirkungen könnte der RoboCup für die Weiterentwicklung von Robotik und Künstlicher Intelligenz haben?
Tobias Kaupp: Der RoboCup kann als eine Art Reality Check für die akademischen Resultate gesehen werden, die in der Forschungswelt erarbeitet werden. Für mich sind der RoboCup und auch andere Robotik-Challenges komplementär zur Grundlagenforschung, bei der es oft ausreicht, ein messbares Prinzip ein einziges Mal zu demonstrieren. Man braucht beides!
Der größte Effekt des RoboCups ist vermutlich die Nachwuchsförderung – hier werden die zukünftigen Robotik- und KI-Forscher „geködert“. Der RoboCup hat eine eigene Junior-Liga und es ist erstaunlich, mit wie viel Enthusiasmus Schüler bemerkenswerte Ergebnisse erzielen. Das ist der „Spirit“, den wir brauchen, um die Robotik und KI zukünftig weiterzubringen.
Interview: Christina Matzen
