Wie funktioniert die Roboterprogrammierung heute und was ist das Problem?
Die meisten Industrieroboter werden heute auf zwei Arten programmiert: entweder offline am Computer mithilfe von 3D-Modellen und Simulationen – das braucht Zeit und viel Fachwissen. Oder online, zum Beispiel mit einem Teach Pendant, also einer Art Tablet mit Joystick. Dabei wird der Roboter manuell bewegt – das ist zwar direkter, aber auch mühsam und erlaubt keine Vorabtests.
Unser Mixed-Reality-Ansatz kombiniert das Beste aus beiden Welten: Mit einer Brille wie der Meta Quest 3 sehen Sie gleichzeitig den realen Roboter und einen virtuellen Zwilling. Zunächst programmieren Sie den virtuellen Roboter, testen seine Bewegungen in einer Simulation und überprüfen mögliche Kollisionen. Wenn alles reibungslos funktioniert, übernimmt der reale Roboter die Aufgabe exakt wie geplant.
Was haben Sie konkret erforscht?
Wir haben drei unterschiedliche Controller-basierte Programmiermethoden verglichen:
- Classical Jogging: Hier bewegt man den Roboter mit Controller-Sticks und Tasten - ähnlich wie beim klassischen Teach Pendant.
- Direct Control: Der Controller wird direkt bewegt und der virtuelle Roboterarm folgt diesen Bewegungen (6-DoF) in Echtzeit.
- Gripper Control: Diese Methode basiert auf Direct Control, erweitert den Controller jedoch um einen 3D-gedruckten Greifer, der identisch mit dem Robotergreifer ist. Man kann physische Objekte direkt greifen und bewegen.
30 Probanden führten zwei Aufgaben durch: zuerst einen einfachen Pick-and-Place-Vorgang, dann eine komplexere Tauschaufgabe mit zwei Objekten.
Was waren die wichtigsten Ergebnisse?
Die Gripper Control-Methode war eindeutig am besten: Teilnehmer brauchten 68% weniger Zeit als beim klassischen Ansatz, machten 65% weniger Programmierfehler und bewerteten diese Methode als die natürlichste und präziseste. Die physische Interaktion mit echten Objekten während der Programmierung macht den Unterschied.
Welche praktische Bedeutung hat diese Forschung?
Das ist ein Durchbruch für kleine und mittlere Unternehmen, die nicht das Know-how für aufwendige Roboterprogrammierung haben. Mit unserem Ansatz kann eine Person ohne Programmiererfahrung einen Roboter in wenigen Minuten für repetitive Aufgaben einrichten. Die Kombination aus intuitiver Bedienung, sofortiger Simulation und präziser Ausführung macht Robotik endlich für alle zugänglich - nicht nur für Experten.
Publikation
Optimising Robot Programming: Mixed Reality Gripper Control
Maximilian Rettinger, Leander Hacker, Philipp Wolters, Gerhard Rigoll
Technical University of Munich, ICRA 2025
Video: https://www.youtube.com/watch?v=83kWr8zUFIQ
Interview: Andreas Schmitz