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munich_i Session 3: Beyond human spaces

Blick in die Zukunft der Robotik.


Der Begriff Roboter suggeriert das Bild von Maschinen, die in Fabriken rund um die Uhr arbeiten. Diese Vorstellung wird sich bald gewaltig ändern, denn die Zukunft sieht anders aus: Biologisch inspirierte Roboter, deren Aussehen an Rüssel, Würmer oder Schlangen erinnern, werden Schlüsselloch-Operationen ermöglichen, Transportroboter lernen fliegen, und Avatar-Roboter übernehmen heikle Aufgaben in Notfallsituationen.

Fünf internationale Experten stellen ihre Ideen und Konzepte der Robotik von morgen und übermorgen vor:

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Noch steht die Robotik weitgehend am Anfang ihrer Evolution. Bislang dominiert sie in erster Linie die Automatisierung in der Produktion. Mit kurzer Taktzeit und hoher Präzision setzen Roboter Schweißpunkte im Automobilbau oder platzieren Halbleiterelemente auf Platinen. Aber die nächste Roboter-Generation steht bereits in den Startlöchern: Und diese neue Spezies an Robotern wird künftig Aufgaben übernehmen, die derzeit noch weit jenseits unserer Vorstellungskraft liegen.

Und das ist die Vision, die gerade Gestalt annimmt: Autonome Mikrodrohnen wie Quadcopter sind in der dritten Dimension unterwegs, elastische Mikroroboter bewegen sich im menschlichen Körper und revolutionieren die Schlüssellochchirurgie. „Heavy Duty“-Roboter werden in der Tiefsee und im Bergbau – „beyond human spaces“ – arbeiten, ohne dass ein Bediener sie steuert. Künstliche Intelligenz wird höhere Levels an Autonomie erlauben, und in Notfallsituationen werden Rettungsdienste wie die Feuerwehr ganz selbstverständlich humanoide Roboter in den Einsatz schicken.

Gehen Sie mit unseren internationalen Experten auf eine wirklich inspirierende Reise in die Zukunft der Robotik!

Die Sprecher der Session

“From Robots in Emergency to Robots in Everyday Life”

The health emergency caused by the Covid-19 pandemic has brought the urgent need to carry out work safely even in environments that, previously familiar, have suddenly become potentially hostile. The need first arose in hospitals and retirement homes, where healthcare personnel were exposed to direct infection by patients, but in the later stages it also became evident in the production, logistics and trade in material goods. The growing need for security and distance can be given an incisive response by extending the paradigm of smart working to those jobs that require physical action on people and the environment. Robotic research will relieve people from the risks and fatigue of work, while leaving them able to leverage their professionalism and perform physical smart working effectively. Collaborative robots and robotic avatars, semi-autonomous intelligent machines that can be sent to dangerous environments to perform highly dexterous tasks, will be able to transfer the irreplaceable skills of operators specialized in critical scenarios, avoiding their dangers and physical fatigue. This will also contribute to the equalization of tasks and potential between people of different physical structures. Fortunately, recent research advancements in the field of robotics have made it possible not only to have machines that approach or beat the computational intelligence of humans, but are also capable of ever more natural motion and exploit the "physical" intelligence embodied in their structure.

Prof. Antonio Bicchi
Research Center “E. Piaggio” & Department of Information Engineering

Research Center “E. Piaggio” & Department of Information Engineering
Istituto Italiano di Tecnologia & Università di Pisa

Prof. Antonio Bicchi

Antonio Bicchi ist ein italienischer Wissenschaftler, der sich für Robotik und intelligente Maschinen interessiert. Nach seinem Studium in Pisa und seiner Promotion an der Universität Bologna verbrachte er einige Jahre am MIT AI Lab in Cambridge, bevor er als Erster den Lehrstuhl für Robotik an der Universität Pisa übernahm. Im Jahr 2009 gründete er das Soft Robotics Laboratory am Italian Institute of Technology in Genua, das er immer noch leitet. Seit 2013 ist er außerordentlicher Professor an der Arizona State University, Tempe, AZ. Seine Arbeit wurde mit vielen internationalen Preisen ausgezeichnet und brachte ihm vier prestigeträchtige Stipendien des Europäischen Forschungsrats (ERC) ein. Er rief Initiativen wie die Konferenzreihe WorldHaptics (das wichtigste Forschungstreffen in den Berührungswissenschaften), die IEEE Robotics and Automation Letters (die größte Zeitschrift auf diesem Gebiet) und das Istituto di Robotica e Macchine Intelligenti (I-RIM) ins Leben.

“Autonomous, Agile Micro Drones”

Autonomous micro drones, such as quadcopters, will soon play a major role in search-and-rescue and remote-inspection missions, where a fast response is crucial. Quadcopters have the potential to navigate quickly through complex environments, enter and exit buildings through narrow gaps, and fly through partially collapsed buildings. However, their speed and maneuverability are still far from those of birds and human pilots. Human pilots take years to learn the skills to navigate drones. Autonomous agile drone navigation through unknown, indoor environments poses a number of challenges for robotics research in terms of perception, state estimation, planning, and control. In this talk, I will show how the combination of both model-based and machine learning methods united with the power of new, low-latency sensors, such as event-based cameras, allow drones to achieve unprecedented speed and robustness by relying solely on the use of passive cameras, inertial sensors, and onboard computing.

Prof. Dr. Davide Scaramuzza
Department of Informatics of the University of Zurich and Department of Neuroinformatics of the University of Zurich and ETH Zurich

Department of Informatics of the University of Zurich and Department of Neuroinformatics of the University of Zurich and ETH Zurich
University of Zurich

Prof. Dr. Davide Scaramuzza

Davide Scaramuzza ist Professor für Robotik und Perzeption an den Instituten für Informatik und Neuroinformatik (Universität Zürich, ETH Zürich), wo er an der Schnittstelle von Robotik, Computer Vision und Neurowissenschaften forscht. Er untersucht den Einsatz von Standard- und neuromorphen Kameras, um eine autonome, agile Navigation von Mikrodrohnen in Such- und Rettungsszenarien zu ermöglichen. Er promovierte in Robotik und Computer Vision an der ETH Zürich und war Postdoc an der University of Pennsylvania. Er leitete das europäische Projekt sFly, das den PX4-Autopiloten einführte und Pionierarbeit bei der visuell-SLAM-basierten autonomen Navigation von Mikrodrohnen leistete (2009-2012). Für seine Forschungsbeiträge auf dem Gebiet der visuellen Navigation wurde er mit dem IEEE Robotics and Automation Society Early Career Award, dem SNSF-ERC Starting Grant, einem Google Research Award, KUKA-, Qualcomm- und Intel-Preisen, dem European Young Research Award, dem Misha Mahowald Neuromorphic Engineering Award ausgezeichnet. Er ist Co-Autor des Buches "Introduction to Autonomous Mobile Robots" und hat mehr als 100 Artikel über Robotik und Perzeption in hochrangigen Zeitschriften und auf Konferenzen veröffentlicht. Im Jahr 2015 war er Mitbegründer eines Unternehmens namens 'Zurich-Eye', das sich der Kommerzialisierung von visuell-inertialen Navigationslösungen für mobile Roboter widmete und später zu Facebook-Oculus Schweiz und dem europäischen Forschungszentrum von Oculus wurde.

“Rethinking Robotics – Worms, tongues, and elephant trunks”

Continuum robots, which are biologically inspired and organic compliant structures, differ fundamentally from traditional robots, which rely on a rigid joint-link composition. Their appearance is evocative of animals and organs such as trunks, tongues, worms, and snakes. Composed of flexible, elastic, or soft materials, continuum robots can perform complex bending motions and appear with curvilinear shapes. Thanks to their small size and high dexterity, continuum robots have the potential to revolutionize keyhole access for instance surgery through small incisions and natural orifices or maintenance, repair, and operations. This allows to rethink current approaches as deep-seated sites become accessible on highly tortuous paths and unimagined manoevres become feasible.

Prof. Dr.-Ing. Jessica Burgner-Kahrs
Department of Mathematical & Computational Sciences, Department of Computer Science, Department of Mechanical & Industrial Engineering

Department of Mathematical & Computational Sciences, Department of Computer Science, Department of Mechanical & Industrial Engineering
University of Toronto at Mississauga

Prof. Dr.-Ing. Jessica Burgner-Kahrs

Jessica Burgner-Kahrs ist Associate Professor an den Departments für Mathematical & Computational Sciences, Computer Science und Mechanical & Industrial Engineering sowie Gründungsdirektorin des Continuum Robotics Laboratory und Associate Direktorin des Robotics Institutes an der University of Toronto, Kanada. Von 2013 bis 2019 war sie an der Leibniz Universität Hannover, Deutschland, und von 2010 bis 2012 an der Vanderbilt University, USA, tätig. Sie erhielt ihr Diplom (2006) und ihren Doktortitel (2010) in Informatik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Deutschland. Ihr Forschungsschwerpunkt ist die Kontinuumsrobotik und die ganzheitliche Betrachtung vom Entwurf, über die Modellierung, hin zur Planung und Regelung sowie der Mensch-Roboter-Interaktion. Ihre Grundlagenforschung in der Robotik wird durch Anwendungen in der minimal-invasiven Chirurgie und in der Wartung, Reparatur und zerstörungsfreien Prüfung vorangetrieben. Im Jahr 2015 wurde Jessica Burgner-Kahrs‘ Forschung mit dem Heinz Maier-Leibnitz-Preis und dem Wissenschaftspreis Niedersachsen in der Kategorie Nachwuchsforscher ausgezeichnet. Sie erhielt den Titel Nachwuchswissenschaftlerin des Jahres 2015 in Deutschland und 2016 den Technikwissenschaftlichen Preis. 2015, 2016 und 2017 wurde sie vom Wirtschaftsmagazin Capital zu einer der Top 40 unter 40 in der Kategorie Staat und Gesellschaft gewählt. Seit 2019 ist Jessica Burgner-Kahrs ein vom Weltwirtschaftsforum ernannter Young Global Leader.

“Shared Autonomy: The Future of Interactive Robotics”

The next generation of robots are going to work much more closely with humans, other robots and interact significantly with the environment around it. As a result, the key paradigms are shifting from isolated decision making systems to one that involves shared control -- with significant autonomy devolved to the robot platform; and end-users in the loop making only high level decisions. This talk will briefly introduce powerful machine learning technologies that are enabling us to reap the benefits of increased autonomy while still feeling securely in control. This also raises some fundamental questions: what is the optimal trade-off between autonomy and control that we are comfortable with? Domains where this debate is relevant include unmanned space exploration, self-driving cars, offshore asset inspection & maintenance, deep sea & autonomous mining, shared manufacturing, exoskeletons/prosthetics for rehabilitation as well as smart cities to list a few.

Prof. Dr. Sethu Vijayakumar
School of Informatics of the University of Edinburgh, The Alan Turing Institute

School of Informatics of the University of Edinburgh, The Alan Turing Institute
University of Edinburgh

Prof. Dr. Sethu Vijayakumar

Sethu Vijayakumar ist Professor für Robotik an der University of Edinburgh, in Großbritannien, und Direktor des Edinburgh Centre for Robotics. Er leistete Pionierarbeit zur Verwendung von maschinellen Lerntechniken im großen Maßstab für die Echtzeitsteuerung mehrerer ikonischer Roboterplattformen, wie z. B. bei den Humanoiden SARCOS und HONDA ASIMO, dem KUKA-LWR-Roboterarm und der iLIMB-Prothesenhand. Bei seinem neuesten Projekt (2016), in Zusammenarbeit mit dem NASA Johnson Space Centre, bereitet er unbemannte Roboter-Missionen zum Mars mithilfe des humanoiden Roboter Valkyrie vor. Er ist Mitglied der Royal Society of Edinburgh, Jurymitglied der Sendung BBC Robot Wars und Gewinner des Tam Dalyell Prize 2015 für herausragende Leistungen bei der Einbeziehung der Öffentlichkeit in die Wissenschaft. Professor Vijayakumar unterstützt die Ausgestaltung und Entwicklung der nationalen Agenda für Robotik und autonome Systeme (RAS), zuletzt in der Position als Co-Programmdirektor für künstliche Intelligenz (KI) am Alan Turing Institute, dem staatlichen Institut für Data Science und KI in Großbritannien.

“Pioneering Flying Robots”

For fast search & rescue or inspection of complex environments, flying robots are probably the most efficient and versatile devices. However, the limited flight time and payload, as well as the restricted computing power of drones renders autonomous operations quite challenging. This talk will focus on the design and autonomous navigation of flying robots. Innovative designs of flying systems, from novel concepts of omni-directional multi-copters and blimps to solar airplanes for continuous flights are presented. Recent results of visual and laser based navigation (localization, mapping, planning) in GPS denied environments are showcased and discussed. Performance and potential applications are presented.

Prof. Dr. Roland Siegwart
Institute of Robotics and Intelligent Systems

Institute of Robotics and Intelligent Systems
ETH Zurich

Prof. Dr. Roland Siegwart

Roland Siegwart ist Professor für autonome mobile Roboter an der ETH Zürich, Gründer und Co-Direktor des Wyss Zurich Technology Transfer Center und Mitglied des Verwaltungsrats mehrerer Hightech-Unternehmen. Er studierte Maschinenbau an der ETH Zürich und war zehn Jahre Professor an der EPFL Lausanne. Roland Siegwart verbrachte Forschungsaufenthalte an der Stanford University und am NASA Ames Research Center. Zwischen 2010 und 2014 war er Vizepräsident der ETH Zürich.

Er ist IEEE Fellow und wurde mit dem IEEE RAS Pioneer Award sowie dem IEEE RAS Inaba Technical Award ausgezeichnet. Weltweit zählt er zu den meistzitierten Wissenschaftlern im Bereich Robotik, ist Mitbegründer von über einem halben Dutzend Spin-off-Firmen und fördert Innovation und Unternehmertum in der Schweiz. Sein Interesse gilt dem Design, der Steuerung und der Navigation von mobilen Robotern, die in komplexen und hochdynamischen Umgebungen eingesetzt werden.

Session Chair

“Beyond human spaces” wird von Prof. Dr. Alin Albu-Schäffer als Session Chair moderiert.

Die Robotik ist heute in der alltäglichen menschlichen Umgebung, im Freien oder sogar auf entfernten Planeten allgegenwärtig. Mobile Roboter sind zu einer bewährten Technik geworden und werden, entsprechend der unterschiedlichen Ausführungen in denen sie existieren, in einer riesigen Vielfalt von Anwendungsbereichen eingesetzt. Von zweibeinigen humanoiden Robotern über mehrbeinige animaloide Roboter bis hin zu Rovern, Drohnen und Flugrobotern mit Manipulationsfähigkeiten – die Robotik hat sich in den letzten Jahren diversifiziert und spezialisiert. Diesen aktuellen Robotik-Trend werden wir in einer eigenen Session beim munich_i Hightech-Summit aufgreifen, indem wir führende Forscher zusammenbringen und die Interaktion zwischen Forschung und Industrie in diesem spannenden, aufstrebenden Feld vorantreiben.

munich_i – Sichern Sie sich Ihre Teilnahme

Die Teilnahme an munich_i ist für Besucher der Digitalplattform der automatica sprint im Ticket inbegriffen.

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