HoLLiE – Assistenz- und Begleitroboter

Flexibler, mobiler Serviceroboter zur Unterstützung im Alltag

Der Roboter HoLLIE

HoLLiE ist ein flexibler, moduler Serviceroboter. Durch die Kombination von robusten, industrienahen Komponenten mit flexiblen Softwaresystemen zur Robotersteuerung und Umwelterfassung kann HoLLiE schnell und zuverlässig die ihr zugewiesenen Aufgaben meistern und so den Menschen im Alltag unterstützen und entlasten.

Allgemeine Informationen

HoLLiE ist ein mobiler, zwei-armiger Service-Roboter, der als Teil des FZI House of Living Labs (HoLL) in Karlsruhe entwickelt wurde. In Zukunft wird dieser Roboter im HoLL verschiedene Begleit-, Assistenz und Serviceaufgaben übernehmen. Da verwundert es nicht, wie der Name entstand: HoLLiE steht für „House of Living Labs intelligent Escort“.

HoLLiEs Arbeitsraum

HoLLiEs mobile Plattform hat eine Grundfläche von 80 x 80 cm und passt damit durch fast jede Tür. Ausgestreckt ist der Roboter 160 cm groß und erreicht durch den flexiblen Oberkörper eine Schulterhöhe von 96 bis 124 cm. Das Gesamtgewicht inklusive Onboard- Batterien liegt bei ca. 160 kg. Trotzdem hat HoLLiE durch das schlanke Design ein zierliches, ansprechendes Auftreten. Arme, Hände und Schultern kommen zusammen auf eine Spannweite von 250 cm.

Der große Arbeitsraum (gelbe Fläche im Bild rechts) ergibt sich aus den insgesamt 49 aktiv steuerbaren Freiheitsgraden.

Ziele und Innovation

Ein herausragendes Merkmal ist HoLLiEs Fähigkeit, ihren Körper weit genug nach vorne beugen zu können, um Gegenstände vom Boden aufzunehmen. Hierfür wird eine Bewegungsplanung benötigt, die neben der Kollisionsfreiheit auch Randbedingungen wie die Kipp-Stabilität berücksichtigt.

HoLLiE

Die umfangreiche Funktionalität der Hardware erlaubt die Untersuchung vielfältiger Forschungsaspekte. So dient HoLLiE unter anderem als Testplattform für neuartige GPU-basierte Echtzeitplanungsansätze, mit denen Roboter in dynamischer Umgebung ihre Bewegungen agil anpassen können um so auch in direkter Nähe von Menschen einsetzbar zu sein.

Auch eine über einfache Informationsdienste hinausgehende Mensch-Roboter-Interaktion kann mittels einer Sprach-Ausgabe, mehreren Mikrofone und einem innovativen LED-basierten Informationssystem im Körper umgesetzt werden. Zum Kommandieren von Aufgaben dient eine 3D-Gesten- und Bewegungserkennung. Diese ermöglicht auch das intuitive Einlernen neuer Bewegungsabläufe, indem HoLLiE die menschlichen Bewegungen nachahmt, und abspeichert.

Die ständige Erweiterung der Fähigkeiten, die HoLLiE als universtellen Serviceroboter auszeichnen, eröffnet umfangreiche Foschungsmöglichkeiten am und mit dem Roboter.

Spezifikationen

  • Omnidirektionale, mobile Plattform mit Mecanum-Rädern
  • 2 SCHUNK-Powerball-Arme mit je 6 Freiheitsgraden
  • 2 anthropomorphe DLR/HIT II Hände mit je 15 Freiheitsgraden
  • 3 zusätzliche Freiheitsgrade im Rumpf, zwei davon aktiv
  • 2 Gelenke im Hals zur freien Bewegung des Kopfes
  • 2 leistungsstarke Onboard-Steuerungsrechner
  • 2 SICK LMS 100 Laserscanner auf Bodenhöhe
HoLLiE auf der Cebit
  • Microsoft Kinect 3D-Sensor und Stereo-Kamera-System zur User-Interaktion und Umwelterfassung
  • 360°-LED-Ring am Zentralkörper mit 2 Mio. Farben zur intuitiven Anzeige von Roboterinformationen
  • Ansprechendes Design durch 3D-gedruckte Verkleidungselemente in Kombination mit Stoffoberflächen
  • Autarker mehrstündiger Betrieb über interne Akkus oder Dauerbetrieb über externe Stromversorgung. Wechsel im Betrieb möglich.
  • Virtuelle Erprobung aller Funktionalitäten in Software-Simulationsumgebung möglich

Einsatzszenarien

HoLLiE greift Objekte von einem Tisch

Ihre Fähigkeiten zur Steuerung via Gestenerkennung konnte HoLLiE erstmals 2012 auf der CeBit zeigen. Die umfangreiche Erweiterung des Arbeitsraumes durch die Körperfreiheitsgrade und die damit geschaffene Möglichkeit, Objekte vom Boden aufzunehmen, wurden dann 2013 auf der ICRA demonstriert.


Weitere Einsatzszenarien sind:

  • Bring- und Holdienste in haushaltsnahen Umgebungen, z. B. in einem Smart Home der Zukunft
  • Unterstützung ambulanter Pflegedienste: Entlastung bei Transportaufgaben, Telemedizin
  • Informations- und Begleitdienste in großen öffentlichen Einrichtungen (Museen, Messen etc.)

Im Video demonstriert HoLLiE eine ihrer herausragenden Eigenschaften: Die Fähigkeit, mit Hilfe des aktiven Oberkörpers Objekte und Kleidungsstücke vom Boden aufzuheben.

Ansprechpartner

Dipl.-Inform. Andreas Hermann

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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Werdegang

Andreas Hermann studierte von 2002 bis 2009 Informatik an der Universität Karlsruhe (TH) und vertiefte die Schwerpunkte Robotik, 3D-Datenverarbeitung und Mechatronik.

Seine Diplomarbeit mit dem Titel "Hinderniserkennung für mobile Roboter auf Basis unterschiedlicher 3D Sensorsysteme“ verfasste er bei der KUKA Roboter GmbH in Augsburg.

Seit September 2009 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe Interaktive Diagnose- und Servicesysteme (IDS) des FZI. Er befasst sich mit mobiler Manipulation im Bereich der Servicerobotik und hat in diesem Zusammenhang den Aufbau des Serviceroboters HoLLiE geleitet.

Seine aktuellen Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich GPU-Kollisionserkennung und reaktiver Bewegungsplanung, welche auch den Fokus seiner Arbeit im Projekt ISABEL bilden. Hierfür entwickelte er auch die OpenSource Bibliothek GPU-Voxels.


Herr Herrmann arbeitete bisher an folgenden Forschungsprojekten:

  • EU-FP7 Projekt Dexmart (Manipulation mit zweiarmigen Robotern)
  • Deutsche ServiceRobotik Initiative (DESIRE)
  • BMWi Projekt viEMA (Vernetzte, informationsbasierte Einlern- und Ausführungsstrategien für autonome Montagearbeitsabläufe)

Momentan ist er Teil des EU Horizon 2020 Projektes HORSE

Publikationen

zu den Publikationen

Kontakt

Telefon: +49 721 9654-242
Fax: +49 721 9654-243
E-Mail: hermann@dont-want-spam.fzi.de

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