Roboter mit menschenähnlichem Tastsinn

Wie kann in der Wirtschaft künftig die Produktivität aufrechterhalten werden, wenn jetzt schon aufgrund der Überalterung der Bevölkerung ein Mangel an Fachkräften einhergeht? Das japanische Startup XELA Robotics sieht genau hier Handlungsbedarf. Daher beschäftigt sich das Hard- und Software Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 2018 mit taktiler Sensortechnologie. 

Mit seinem uSkin-Sensor kann XELA Robotics so eine weitsichtige Lösung anbieten, um dem Arbeitskräftemangel in Zukunft entgegenzuwirken. So sagt auch Dr. Alexander Schmitz, CTO, dass „wir mit uSkin die Produktivität der Wirtschaft aufrechterhalten können, auch wenn weniger Menschen als Arbeitskräfte zur Verfügung stehen.“ 

Die Ambition Robotern den menschlichen Tastsinn zu vermitteln kann neben der Montage und Verpackung auch in vielen anderen Bereichen potenziell eingesetzt werden. Im Interview mit 5-HT erläutert Alexander welche das sind.

Dr. Alexander Schmitz, CTO bei XELA Robotics

Gib uns einen kurzen Elevator Pitch: Was genau macht XELA Robotics?

„Wir entwickeln taktile Sensoren, die es Robotern ermöglichen Aufgaben auszuführen, die bisher nur von Menschen erledigt werden konnten. Dadurch können Unternehmen ihre Prozesse automatisieren, Personalkosten sparen und die Erfüllungszeit verkürzen“, so Alexander. 
Detaillierter führt er aus: „Um das zu ermöglichen haben wir einen verteilten 3-Achsen-Tastsensor namens uSkin entwickelt.“

Die taktilen Sensoren in fünf verschiedenen Größen und Formen für die Anwendung in Roboterhänden und Greifern

uSkin – Aufbau und Implementierung

„Unser Sensor setzt sich primär aus drei Komponenten zusammen: Zum einen die Außenhülle, welche als Schutz dient, aber auch für verschiedene Anwendungen modifiziert werden kann. Zum anderen das weiche Elastomer, welches zum einen dafür sorgt, dass der Sensor widerstandsfähig gegen Überlastung ist. Zum anderen kann sich der Sensor so aber auch besser an die Objekte anpassen, nach denen ein Roboter greift. Die dritte Komponente ist der Chip, welcher Verschiebungen in drei Dimensionen erkennt. Jedes Sensormodul erhält dabei eine Vielzahl dieser Chips, wobei jeder die 3D-Verschiebung individuell messen kann“, erklärt Alexander. 

Der uSkin-Sensor ist insgesamt in ein dünnes, weiches und robustes Gehäuse eingebettet. Besonders seine minimale Verkabelung ist einzigartig, denn diese sowie die geringe Dicke von nur 5,5 Millimeter ermöglichen eine einfache Implementierung in neue oder bestehende Roboter. 

Diese stellt Alexander in der folgenden Grafik deutlich dar:  

Die Implementierung von uSkin in nur drei Schritten: 1. Entfernung der Schutzschicht, 2. Befestigung des Sensors, 3. Verbindung des Kabels mit dem Roboterarm 

Somit erhalten Roboter einen menschenähnlichen Tastsinn, mit dem sie fortan Objekte mit Präzision greifen und manipulieren können. 

Wo genau ergibt es Sinn einen Roboter mit Feingefühl einzusetzen? 

„Derzeit kommen viele unserer Kunden aus dem Bereich der Montagerobotik“, so Alexander. „Doch es gibt noch weitere Anwendungsbereiche, in denen ein Roboter mit sensibler Motorik sinnvoll wäre, wie beispielsweise in der Lagerautomatisierung: Angenommen, wir schauen uns den klassischen Bestellungsprozess bei einem Onlinehändler an. Dieser hat selbstverständlich ein großes Lager und mit jeder eingehenden Bestellung müssen Objekte aus verschiedenen Regalen genommen und anschließend in einen Karton gepackt werden.

„Generell können unsere Sensoren überall dort zum Einsatz kommen, wo die Handhabung von zerbrechlichen Gegenständen involviert ist.“  
Bisher konnten nur Menschen diese Aufgabe erfüllen, doch mithilfe unserer Sensoren ist es in Zukunft auch ohne deren physische Anwesenheit möglich, denn die Roboter verfügen über die gleiche Motorik wie der Mensch“, beschreibt Alexander. 

Auf dem Markt gibt es bereits Hersteller von taktilen Sensoren. Was grenzt euch von diesen Wettbewerbern ab?

„Insbesondere vier Unterscheidungsmerkmale zeichnen uns aus: Während andere Sensoren verschiedene Kabel und große Analog-Digital-Wandler benötigen, braucht u-Skin nur wenige dünne Drähte und bietet einen ausschließlich digitalen Output. Dadurch können Messungen schneller, genauer und mit minimalem elektrischem Rauschen durchgeführt werden, was gleichzeitig Störungen verhindert“, so Alexander. „Zum anderen können unsere Hautsensoren einfach und ohne proprietäre Anschlüsse integriert werden. Somit können diese auf vielfältige Weise entweder aufgeklebt oder mit entsprechenden Halterungen befestigt werden.“ 

In naher Zukunft entwickeln wir auch taktile Künstliche Intelligenz. So versteht der Roboter künftig was er greift und kann seine Kraft entsprechend intelligent anpassen.

Drittens kann der weiche uSkin-Sensor zerbrechliche Objekte unterschiedlicher Größe, Form, Härte und Gewicht zuverlässig greifen und manipulieren – natürlich ohne diese dabei zu beschädigen. „Ebenso sorgt die Weichheit dafür, dass der Sensor enorm widerstandsfähig gegen Überlastung ist. Dadurch wird er gleichzeitig enorm langlebig“, ergänzt Alexander. Letztlich ist uSkin preiswerter - ohne dabei Kompromisse bei der Leistung einzugehen. 

Worauf seid ihr seit der Gründung besonders stolz? Gab es Rückschläge? 

„Tatsächlich verlief bisher alles nach Plan“, lacht Alexander. „Über Niederlagen können wir uns nicht beschweren, ganz im Gegenteil: Bereits im ersten Jahr nach der Gründung hatten wir einen Umsatz von ungefähr 100.000 €. Im darauffolgenden Jahr hat sich diese Summe verdoppelt und dieses Jahr konnten wir schließlich 400.000 € Jahresumsatz vorweisen.“

Trotz globaler COVID-Pandemie konnten wir unsere Umsätze verdoppeln - darauf sind wir besonders stolz.

Darüber hinaus hat XELA Robotics mittlerweile mehr als 50 Kunden auf vier Kontinenten. Und auch die Zukunft verspricht Wachstum: „Weil die Nachfrage unserer Kunden steigt, sind wir momentan dabei unsere Sensoren in größerer Stückzahl herzustellen. Dazu haben wir einen Partner in Taiwan. Durch die neue Massenproduktion sind wir auf künftige Großbestellungen besser vorbereitet“, so Alexander. 

Doch auch das Team von XELA Robotics hebt Alexander in diesem Zusammenhang hervor: „Unser internationales Team besteht mittlerweile aus neun Mitarbeitenden, die alle aus Ländern zwischen Österreich und Thailand kommen.“

XELA Robotics ist in Japan ansässig: Was erhofft ihr euch von der Zusammenarbeit mit dem deutschen Akzelerator 5-HT?

„Durch meine Teilnahme bei einem eurer Startup-Kontests wurde ich erst kürzlich auf 5-HT aufmerksam. Als ich im Anschluss kontaktiert wurde und euer großes Netzwerk an vielseitigen Startups und Unternehmen gesehen habe, war ich gleich begeistert und habe viele Chancen in unserer Kooperation gesehen.“ 

Ein junges Startup wie XELA Robotics sieht große Chancen darin, dass 5-HT uns Kontakte zu großen Firmen herstellen kann.

So ist Alexander auch zuversichtlich was die zukünftige Zusammenarbeit mit 5-HT im Bereich der Gesundheit- und Chemieindustrie angeht: „Weil wir viele Möglichkeiten sehen uns in diesen beiden Industrien in Zukunft einzubringen, erhoffen wir uns eine intensive Kooperation mit 5-HT.“