Modulare, datengetriebene Roboterprogrammierung für die Lösung komplexer Handhabungsaufgaben in Alltagsumgebungen

In der Altenpflege besteht großes Potential für den Einsatz von Robotern, die teilautonom Assistenzfunktionen im täglichen Leben übernehmen. Bei der Zubereitung sowie Anreichung von Speisen und Getränken stellen unstrukturierte Umgebungen, eine große Bandbreite zu manipulierender Objekte sowie die komplexe Mensch Roboter-Interaktion große Herausforderungen für Assistenzroboter dar. Wir präsentieren eine Bibliothek parametrierbarer, hardware-agnostischer Roboterskills für die Zubereitung und Anreichung von Speisen, welche durch Komposition die Lösung komplexer Manipulationsaufgaben ermöglichen, sowie einen Ansatz für die automatische Anpassung der generierten Roboterbahnen anhand von 3D-Punktwolken der Umgebung. Die vorgestellten Arbeiten wurden auf zwei sechsachsigen Roboterarmen und einem humanoiden Assistenzroboter evaluiert.

Increasing demand for high-standard elderly care and stagnant availability of qualified labor makes the need for partially autonomous robotic ambient assisted living (AAL) solutions increasingly urgent. The preparation and serving of food and beverages is an important subdomain of care robotics, which is rendered challenging by unstructured environments, a large variety of manipulated objects and the need to interact with human users. This work presents a modular, hardware agnostic approach for programming robots to perform complex assistance functions in unstructured environments. We propose a robot-agnostic library of parameterized robot skills which encapsulate primitive tasks central to food preparation and serving, from which hierarchical manipulation sequences can be constructed. We further propose an approach for the automatic adaption of generated motions based on 3D point clouds of the environment to manipulate objects of different dimensions and shapes. We evaluate our solution on two 6-DOF robotic manipulators as well as a bimanual humanoid assistance robot.