Robotern das Lernen beibringen
Roboter spielen eine immer wichtigere Rolle in der Industrie und übernehmen ständig mehr und komplexere Aufgaben. Ihre Tätigkeiten müssen sie zuerst lernen – auch die Ausbildung wird immer komplexer. Olga Voll trainiert Roboter und glaubt an eine Zukunft mit Robotik und Künstlicher Intelligenz.
Roboter eignen sich für repetitive Routineaufgaben, aber auch solche, die potenziell für Menschen gefährlich sein könnten. Diese Aufgaben müssen sie indes zuerst erlernen. Die neue Industrial AI Group der ZHAW untersucht Wege, den Lernprozess für komplexe Aufgaben zu verbessern. Data Science-Studentin Olga Voll hat dazu zwei Ansätze eines Reinforced Learnings betrachtet. Dabei wird dem Robotor eine Rückmeldung über seine Handlung in Form von Zahlen gegeben – 100, wenn er das Ziel erreicht hat, ansonsten weniger. «Der Roboter lernt vom Feedback seiner Umgebung», sagt Olga Voll, «das ist ein Lernprozess wie bei Menschen oder Tieren.» Durch eine höhere Belohnung versteht der Roboter, dass er auf dem richtigen Weg ist. Letztlich soll Reinforcement Learning ermöglichen, dass Roboter flexibler werden und nicht für jede Aufgabe eine neue präzise Programmierung geschrieben werden muss.
Ein einziger Prozess statt mehrerer Teile
Für ihre Arbeit hat die Studentin Robotern beigebracht, Objekte zu greifen und an einen anderen Ort zu bringen: «Solche Prozesse wurden früher einzeln trainiert. Wir versuchen nun, den ganzen Prozess von Anfang bis Ende zu trainieren.» Zusätzlich hat sie mit Objekten gearbeitet, die sich in Grösse oder Form unterscheiden und auch an immer neuen Stellen platziert sind. Dabei konnte sie dank einer GPUbasierten Simulation gleichzeitig 512 Roboter trainieren statt nur einen einzigen, die jedoch alle die gleiche Aufgabe haben. Nach dem erfolgreichen Training in der Simulation wird die Industrial AI Group in ihrem neuen Labor die Modelle auf einen echten UR10-Robotor übertragen. Dies wird zum Thema von kommenden Studierendenprojekten im nächsten Semester.
«Die Industrial AI Group, Teil des ZHAW Centre for AI (CAI), wurde im September 2023 gegründet. Unterstützt von der Rieter Stiftung und Rieter AG, entwickelt die Gruppe intelligente Automatisierung mit Steuerungstheorie, maschinellem Lernen und Robotik. Ihre Forschung nützt der lokalen Industrie und hat Interesse von Unternehmen im MEMSektor geweckt.»
Dr. Alisa Rupenyan-Vasileva, Leiterin Industrial AI Group am Centre for Artifical Intelligence
Fasziniert von Robotik und KI
Olga Voll möchte auch andere Studierende motivieren, in diesem Bereich zu forschen. Im Master-Studium möchte sie sich weiter mit der Robotik beschäftigen und ihr Modell in die Realität übertragen. Auch wenn sie in die Arbeitswelt wechselt, möchte sie in diesem Bereich bleiben: «Ideal wäre ein Unternehmen, das sich mit Roboterforschung befasst.» Roboter könnten Menschen helfen und die Welt effizienter machen. Es gebe ethische Fragen, die es zu klären und definieren gilt, dann würden KI und Robotik unserer Gesellschaft einen wertvollen Beitrag leisten können.
