Cobots programmieren mit einem KI-Sprachassistenten
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- Track: Mensch und Technik
Cobots in der Produktion sollen kollaborativ mit uns arbeiten. Doch in der Realität ist die Zusammenarbeit oft weniger kollaborativ als gedacht. Die Programmierung und Nutzung erfordert spezifisches Fachpersonal und bindet dabei oft mehr als eine Person ein. Was hier helfen könnte? Ein Cobot-Sprachassistent!
Das Projekt Vocobo ist vor allem für Unternehmen interessant, die mit kollaborativen Robotern (Cobots) arbeiten oder ihren Einsatz in Zukunft planen. In unserem InnoFaktur-Projekt haben wir in Zusammenarbeit mit der TH Köln ein prototypisches Assistenzsystem entwickelt, mit dem sich kollaborative Roboter per natürlicher Sprache steuern und programmieren lassen. Statt komplizierter Bedienoberflächen oder starrer Befehlsschemata steht ein dialogbasierter Ansatz im Mittelpunkt: sprechen, verstehen, ausführen.
Kollaborative Roboter in KMU: Bisher weniger kollaborativ als gedacht?
Cobot-Programmierung ist häufig aufwendig, erklärungsbedürftig und stark vom Fachwissen des Bedieners abhängig. Auch grafische Benutzeroberflächen lösen dieses Problem nicht immer: Die Bedienung bleibt oft komplex und wenig intuitiv.
Eine zentrale Herausforderung für Unternehmen liegt in der manuellen Führung des Roboterarms im Free-Drive-Modus. Wer Wegpunkte aufzeichnen will, muss häufig zwischen physischer Roboterführung und grafischer Oberfläche wechseln, weshalb dafür zwei Personen notwendig sind.
Das kostet nicht nur Zeit, sondern unterbricht außerdem den Arbeitsfluss und bindet unnötig Personal. Gleichzeitig setzen moderne Produktionsumgebungen schnelle Ad-hoc-Programmierung voraus: Aufgaben und Abläufe ändern sich kontinuierlich und genau dort stößt die Cobot-Programmierung an Grenzen.
Wenn Sprache die intuitivste Schnittstelle ist, sollte nicht der Mensch die Robotersprache erlernen müssen, sondern der Roboter die natürliche Sprache des Menschen verstehen.
Kollaboratives Arbeiten mithilfe eines KI-Sprachassistenten
Das Projekt Vocobo verfolgt die Idee, einen programmierbaren Roboterarm stärker in einen gemeinsamen Arbeitsprozess einzubinden. Durch den Einsatz fortschrittlicher Sprachintelligenz moderner LLMs, kann eine Android-App direkt mit dem Roboter kommunizieren.
Für das Assistenzsystem ergeben sich folgende zentrale Anforderungen:
- Natürliche Sprachinteraktion: Das System muss frei formulierte Sätze und komplexe Anweisungen verstehen, ohne dass der Nutzer starre Befehlsstrukturen lernen muss.
- Mobile-First-Ansatz: Die gesamte Steuerung und Programmierung soll sprachbasiert über eine intuitive Android-App erfolgen.
- Programmierung durch Dialog: Der Nutzer soll in der Lage sein, durch einfache Sprachbefehle ganze Befehlsketten zu erstellen, zu speichern und kontextsensitiv auszuführen.
- Echtzeit-Feedback: Die Kommunikation muss schnell genug sein, um eine flüssige Interaktion zu ermöglichen. Als Ziel wurde eine maximale Verzögerung von 2 Sekunden von der Spracheingabe bis zum Beginn der Roboterbewegung festgelegt.
- Robustheit: Die Spracherkennung muss auch in einer lauten Industrieumgebung noch zuverlässig funktionieren.
Beispiel – Pick-and-Place mit Sprachbefehl programmieren:
Von der Programmerstellung bis zur Ausführung wird die Programmierung eines Pick-ans-Place-Szenario rein sprachbasiert umgesetzt. Entscheidend ist dabei, dass der Nutzer nicht an starre Befehle gebunden ist: Dank des Sprachmodells kann die genaue Formulierung variieren, solange die Absicht klar bleibt.
Ein möglicher Sprachbefehl wäre beispielsweise: “Hey Vocobo, erstelle ein Programm mit dem Namen ‚Werkstück bringen‘.“ Im Anschluss werden, ebenfalls per Sprache, die einzelnen Programmschritte festgelegt mithilfe des Befehls “Speichere die letzte Aktion”.
Was jedoch besonders beim Vocobo hervorsticht: Die eigentliche Intelligenz des Systems wird bei Befehlen wie „Ich brauche zwei neue Werkstücke.“ sichtbar. Der KI-Sprachassistent analysiert den Inhalt und leitet daraus die passende Aktion ab, inklusive der gewünschten Wiederholungszahl. Damit geht das System weit über eine simple Befehls-Fernsteuerung hinaus und wird zu einem intelligenten Werkzeug, das den Menschen in seiner natürlichen Arbeitsweise unterstützt.
Wie der Sprachassistent in Aktion aussieht, haben wir in diesem Video festgehalten:
Cobot-Programmierung durch Sprache - Die Zukunft für kollaborative Zusammenarbeit
Das Projekt Vocobo zeigt, wie programmierbare Roboterarme für KMU deutlich zugänglicher werden können. Vor allem in dynamischen Produktionsumgebungen kann ein sprachbasierter Ansatz helfen, Rüstzeiten zu verkürzen und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter natürlicher und ressourcenschonender zu gestalten.
Vocobo liefert als Proof-of-Concept einen vielversprechenden Ausgangspunkt für die nächste Generation der Mensch-Roboter-Interaktion in Unternehmen mithilfe eines KI-Sprachassistenten.
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