Wenn Menschen und Roboter zusammenarbeiten, sind neben der Technik vor allem Verständnis, Vertrauen und Vorhersagbarkeit entscheidend. Wie eine solche Zusammenarbeit aussehen kann, untersucht ein Forschungsteam der Hochschule Bochum mit dem neuen Großgerät CoBotCraftLab. Dabei kooperieren die Fachbereiche Architektur und Mechatronik und Maschinenbau eng miteinander.
Im Mittelpunkt stehen dabei grundlegende Fragen der Mensch-Roboter-Interaktion im Bauwesen: Von gut lesbaren Bewegungen über Sicherheitsaspekte bis hin zur Fertigung ganzer Wandbauteile im Maßstab 1:1. Das Forschungsprojekt wird durch eine Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über 900.000 Euro ermöglicht.
Wenn Mensch und Roboter Hand in Hand arbeiten
Kern des Großgeräts ist eine rund 7 m lange und 3 m breite, mobile Fertigungszelle, in der sechs kollaborative Roboter, sogenannte Cobots, gemeinsam mit Menschen arbeiten. Anders als klassische Industrieroboter sind diese Systeme für die direkte Interaktion ausgelegt. Ziel des Projekts ist unter anderem zu untersuchen, wie sich Roboter bewegen müssen, damit Menschen ihre Absichten intuitiv erkennen können.
Die Forschenden wollen das untersuchen, indem sie die Cobots beispielsweise einen Pavillon aus Holz in Zusammenarbeit mit Menschen herstellen lassen. Dieser soll mit traditionellen Fügetechniken wie Schwalbenschwanzverbindungen gefertigt werden – ganz ohne Schrauben oder Klebstoffe. Das erleichtert nicht nur die Montage in der Fertigungszelle, sondern auch die spätere Demontage und sortenreine Trennung der Materialien.
„Das automatisierte Bauen mit Robotern ist ein Feld, in dem noch viele grundlegende Fragen offen sind“, sagt Daniel Schilberg, Professor für Robotik und Mechatronik und Dekan des Fachbereichs Mechatronik und Maschinenbau. „Uns interessiert vor allem, wie ein kollaboratives System gestaltet sein muss, damit Menschen jederzeit verstehen, was der Roboter vorhat. Gerade weil an unserer Anlage mehrere Cobots gleichzeitig agieren, entstehen komplexe Bewegungsabläufe, die für den Menschen gut lesbar und sicher sein müssen.“
Mit robotischer Präzision verbinden
Aus architektonischer Perspektive steht neben der Mensch-Maschine-Interaktion auch die Frage nach zukünftigen Bauprozessen im Mittelpunkt. Angesichts des Fachkräftemangels im Bauwesen eröffnen automatisierte und zugleich handwerksnahe Fertigungsmethoden neue Möglichkeiten. „Für uns Architektinnen und Architekten ist es spannend, Automatisierung nicht als Gegensatz zum Handwerk zu begreifen, sondern als dessen Erweiterung“, erläutert Erhard An-He Kinzelbach, Professor für Entwerfen und Baukonstruktion an der Hochschule Bochum. „Mit dem CoBotCraftLab können wir erforschen, wie sich handwerkliches Erfahrungswissen und robotische Präzision verbinden lassen und wie daraus neue Bauweisen entstehen, die nachhaltig und rückbaufähig sind.“
Ein Merkmal des Projekts ist die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit. Architektur und Ingenieurwissenschaften entwickeln gemeinsam neue Prozesse, Werkzeuge und Begriffe, um die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine zu beschreiben und zu gestalten. „Interdisziplinäre Zusammenarbeit will gelernt sein”, betont Sven Pfeiffer, Professor für Digitales Entwerfen, Planen und Bauen. „Wir müssen eine gemeinsame Sprache finden und klären, wie wir mit Robotern entwerfen können und warum gute Gestaltung dabei eine zentrale Rolle spielt. Das CoBotCraftLab gibt uns die Möglichkeit, unterschiedliche Denkweisen im Prozess der Mensch-Maschine-Kollaboration zu reflektieren und weiterzuentwickeln.“
