Motivation
Roboter dringen im Zuge der Digitalisierung in alle Lebens- und Arbeitsbereiche vor. Ihre Entwicklung ist aber nach wie vor sehr komplex und aufwendig und damit zu kostenintensiv. Daraus ergibt sich die Herausforderung, geeignete Entwurfsbausteine zu entwickeln. Das Q-Rock Projekt ist der zweite Schritt bei der Umsetzung der „X-Rock Projektlinie“ des Robotics Innovation Center (RIC) am Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI). Es baut auf den Ergebnissen des D-Rock Projekts auf, das modellbasierte Werkzeuge für die Roboterentwicklung erarbeitet. Dabei bleibt das Design von Hardware- und entsprechenden Softwarekomponenten für einen spezifischen Anwendungsfall nach wie vor ein manueller Prozess. Hier setzt das Q-Rock Projekt an. Q-Rock implementiert Verfahren, die es dem Roboter erlauben, ausgehend von seiner Hardwarekonfiguration, die ihm zur Verfügung stehenden Fertigkeiten zu erforschen.
Ziele und Vorgehen
Es wird ein Lernframework konzipiert und implementiert, in dem der Roboter diese ihm durch seine Hardware gegebenen grundlegenden Fertigkeiten (bspw. seine Kinematik) erforscht, ohne jedoch diese Fähigkeiten zunächst in den Kontext einer Anwendung zu bringen. Der Schritt, erlernte Fähigkeit eines Roboters automatisch in den Kontext einer Anwendung oder eines Verhaltens zu bringen, ist der zweite wesentliche Beitrag des Q-Rock Projekts. Hier wird ein Konzept erarbeitet und implementiert, wie bspw. die gelernten Fähigkeiten „Greifen“ oder „Fahren“ in ein semantisch beschriebenes Verhalten wie „Tür öffnen“ integriert werden können und dieses Verhalten wiederum in einem konkreten Anwendungskontext eingesetzt werden kann. Im dritten wesentlichen Beitrag des Q-Rock Projekts wird erforscht, wie automatisiert ermittelt werden kann, zu welchen Verhalten der Roboter aufgrund seiner Hardware in der Lage ist bzw. welche Hardwarekomposition notwendig ist, um ein bestimmtes Verhalten umzusetzen. Dazu wird eine bidirektionale Abbildung zwischen Hardware und deliberativem, also nicht nach festen Regeln folgendes Verhalten erzeugt. Vielmehr ist ein Ziel vorgegeben, das erreicht wer-den soll. Durch Arbeiten mit den Modellen wird eine Aktionsfolge ermittelt, die auf das Ziel hinführt.
Innovationen und Perspektiven
Zusammenfassend werden in Q-Rock auf Basis der D-Rock Architektur die erläuterten grundlegenden Fragestellungen der Robotik adressiert. Es sollen Konzepte zum Zusammenspiel von Bottom-up Lernen von Fähigkeiten und Top-down modelliertem Anwendungswissen sowie Roboterverhalten erforscht werden. Dies ermöglicht zukünftig ganz neue Konstruktions- und Planungsprozesse für Roboteranwendungen, da ausgehend von dem gewünschten Verhalten eines Roboters die Roboterhardware zusammengestellt bzw. konstruiert werden kann. Diese grundlegenden Fragestellungen der Robotik werden in Q-Rock nicht nur auf der theoretischen Ebene behandelt, sondern implementiert und an realer Hardware evaluiert.