Der Asimov v1 ist ein Roboter, den jeder nachbauen darf

Rund um die Welt arbeiten derzeit etliche Firmen an fortschrittlichen humanoiden Robotern. Wie diese aufgebaut sind und funktionieren, das ist deren Geschäftsgeheimnis. Ein kleines Forschungs- und Entwicklungs-Start-up will dem entgegen treten: mit einem Open-Source-Roboter. Dessen Bauteile und Software gibt's im Internet.

Von Michael Förtsch

Humanoide Roboter arbeiten mittlerweile in Fabrikhallen an PKW. Sie sortieren Pakete an Fließbändern. Einige tanzen sogar – und geraten dabei gerne auch mal aus dem Tritt. In naher Zukunft sollen sie auch in unseren Wohnungen unterwegs sein, die Wäsche machen, die Spülmaschine bestücken oder uns ein kaltes Bier holen. Die Maschinen haben sich in den vergangenen Jahren, ähnlich wie die Künstliche Intelligenz, rasant weiterentwickelt. Sowohl Start-ups wie Figure AI als auch etablierte Unternehmen wie Boston Dynamics, Unitree oder Xpeng investieren Milliardensummen in ihre Entwicklung. Entsprechend werden Details zu Konstruktion und Software oft als Geschäftsgeheimnisse gehütet. Ein kleines Forschungs- und Entwicklungslabor aus Singapur versucht nun, dem entgegenzutreten. Menlo Research entwickelt mit einem kleinen Team eigene humanoide Roboter, deren Pläne Open Source sind. Jeder soll sie kostenlos und mit etwas technischer Begabung nachbauen und anpassen dürfen.

Der erste Roboter des kleinen Teams trägt den Namen Asimov v1 – als Hommage an den Science-Fiction-Autor Isaac Asimov, der unter anderem das einflussreiche Werk I, Robot schrieb. Der Roboter ist 1,2 Meter hoch, verfügt über 25 motorisierte Gelenke, wiegt 35 Kilogramm und kann selbst bis zu 18 Kilogramm tragen. Verglichen mit Boston Dynamics’ Atlas oder dem Xpeng Iron wirkt der mit Metall und 3D-gedrucktem Kunststoff verkleidete Roboter wenig imposant. Auch sind die Fähigkeiten der kleinen Maschine bislang noch begrenzt. „Kann Asimov 1 in einer Fabrik Pakete transportieren oder mit einem Hund Gassi gehen?“, fragt Selim Argül, der die Roboterentwicklung bei Menlo Research leitet, sich selbst im Gespräch mit 1E9. „Noch nicht.“ Und die Größe? Die sei bewusst so gewählt worden, dass Asimov groß genug ist, um eine Tischplatte zu erreichen, aber klein genug, um – falls er eine Fehlfunktion hat – möglichst wenig Schaden anzurichten.

„Unser vorrangiges Ziel war es, erst einmal einen Roboter zu bauen, der überhaupt laufen und sprechen kann“, sagt Argül. Daher habe Asimov ursprünglich nur als zappelndes Paar mechanischer Beine begonnen. „Denn die Grundlagen der zweibeinigen Fortbewegung zu ergründen, war eines unserer ersten Ziele“, fährt der ursprünglich aus Deutschland stammende Ingenieur fort – der an der Universität Paderborn und an der TU München studiert und in den USA an der Firmware von Tesla-Fahrzeugen gearbeitet hat. Von da aus wurde Asimov v1 zu einer Plattform ausgebaut, auf deren Basis das gerade einmal 25-köpfige Team „schnell lernen, Ideen überprüfen und die für die humanoide Robotik erforderlichen Kernkompetenzen entwickeln“ soll.

Warum Laufen erst der Anfang ist

In lediglich 100 Tagen hat das Team von Menlo Research den Unterkörper von Asimov ausgetüftelt und ihm einen vergleichsweise sicheren, menschlich wirkenden Gang beigebracht. Denn Fortbewegung ist eine Kernfähigkeit für eine autonome Maschine, auf der komplexere Fähigkeiten auf die eine oder andere Weise aufbauen. Anschließend ging das Team den Rest an.

„Viele der schwierigeren Herausforderungen in der humanoiden Robotik kommen eigentlich erst danach“, sagt Selim Argül. „Manipulation, Autonomie und der zuverlässige Einsatz in der realen Welt sind allesamt wesentlich schwierigere Probleme – und und genau an diesen Bereichen arbeiten wir derzeit aktiv.“ Auf dem Weg dorthin habe die Gruppe um Argül einige Hürden überwinden müssen. „Die Herausforderungen kamen aus allen Richtungen“, sagt der Ingenieur. Mechanik, Elektronik, Software und Künstliche Intelligenz – all das lief nie sofort so, wie es sich das Team erhofft hatte.

Mehrmals habe das Team an der Motorensteuerung gefeilt, Sensoren neu platziert oder gerätselt, warum etwas, das in einer Computersimulation perfekt funktionierte, in der Realität gnadenlos scheiterte. Derzeit arbeitet die Gruppe an Steuerungsstrategien für den ganzen Roboterkörper. Diese sollen es Asimov ermöglichen, mit Objekten zu interagieren und komplexere physische Aufgaben auszuführen – was er bislang noch nicht richtig kann. Anders als die gehypten Robotikfirmen hat Menlo Research für Forschung und Entwicklung keine Milliarden zur Verfügung, sondern muss mit seinen Mitteln haushalten. Zugleich soll der kleine Roboter als freies Projekt nachbaubar sein.

„[Der Asimov v1] ist bewusst schlank gehalten“, sagt Argül. „Er verfügt über eine einzige am Kopf angebrachte Kamera, ein Mikrofon im Kopf und einen Lautsprecher in der Brust.“ Viele dieser und der übrigen Teile, etwa Elektromotoren, Sensoren und Gelenke, seien off-the-shelf – also handelsübliche Bauelemente, die sich einfach im Internet bestellen lassen. Darunter sind ein Radxa-CM5-Minicomputer für die Bewegungssteuerung und ein Raspberry Pi 5 für den Rest. Auch bei der Software setzte Menlo Research auf vorhandene Grundlagen. Statt zeitaufwendig eigene KI-Modelle zu entwickeln, die den Roboter sehen und hören lassen, hat das Team bereits bestehende Projekte genutzt. Das Äußere des Roboters wiederum besteht mehrheitlich aus Teilen, die mit 3D-Druckern gefertigt werden können.

Jegliche eigens für Asimov v1 entwickelte Software von Menlo Research ist bereits Open Source oder soll bald frei auf Plattformen wie Github veröffentlicht werden. Darunter ist auch die noch in Entwicklung befindliche Steuerumgebung, die verschiedene Programme und KI-Modelle zusammenführt und ihnen die Kontrolle über den Roboter und seine Bestandteile ermöglicht. Sie ist damit ein zentraler Bestandteil des Robotikprojekts. Allerdings haben die Konstrukteure hier sehr bewusst auf ein modulares Modell hingearbeitet. „Wir haben kein festes Gehirn eingebaut“, umschreibt Argül den Ansatz. Stattdessen soll es Entwicklern und Forschern möglichst einfach gemacht werden, die von Menlo Research erdachten Steuerumgebung gegen eine eigene Software auszutauschen. Die Kommunikation zwischen dem Roboterkörper und dem Steuersystem erfolgt dafür über eine einfache zentrale Schnittstelle.

„Wir haben uns darauf konzentriert, eine solide Grundlage zu schaffen, auf der andere Entwickler aufbauen können“, sagt Argül. Denn die große Hoffnung ist, dass Teams rund um die Welt die Idee von Asimov v1 aufgreifen und selbst einen solchen Roboter bauen – oder sogar ganze Flotten. Seien es Universitätsteams, Firmen, Hobbybastler oder andere Open-Source-Initiativen. „Wir sind noch nicht so weit, dass man auf einen Knopf drückt und plötzlich ein Roboter da ist“, sagt der Ingenieur. „Aber wir sind an dem Punkt, an dem man sagen kann: Wenn man versteht, was man vor sich hat, kann man es bauen.“ Verbunden mit dieser Vision ist der Wunsch, dass manche dieser Teams im Sinne der Open-Source-Philosophie auch selbst etwas beitragen. Etwa indem sie Verbesserungen zur Software beisteuern oder Alternativen entwickeln, günstigere oder bessere Bauteile entdecken und neue Nutzungsmöglichkeiten erschließen.

Open Source gegen die Roboter-Blackbox

Bislang laufen keine Horden von Asimov-v1-Robotern durch die Gegend. Aber laut Selim Argül sei die Reaktion auf das Open-Source-Projekt sehr positiv. Mehrere Teams und Gruppen hätten bereits Interesse an eigenen Nachbauten gezeigt. Außerdem gebe es viel Feedback und zahlreiche Anregungen. „Insbesondere zu den mechanischen Proportionen, der Sensorauswahl und der elektrischen Architektur haben wir viele Fragen bekommen“, sagt Argül. „Das ist auch einer der Gründe, warum wir uns dafür entschieden haben, Asimov 1 öffentlich zu entwickeln. Wir glauben nicht, dass die Zukunft der Robotik von einem einzigen Unternehmen gestaltet wird, das hinter verschlossenen Türen arbeitet.“

 Warum überhaupt ein Humanoider?

Menlo Research hätte es sich auch einfacher machen können. Ein vierbeiniger Roboter wäre stabiler gewesen und hätte sich für manche Aufgaben sogar besser geeignet – etwa für Inspektionen in Industrieanlagen oder Rohrsystemen. Doch für Selim Argül wäre das am eigentlichen Ziel vorbeigegangen. „Die Welt ist auf Menschen zugeschnitten: Türen, Treppen, Werkzeuge, Verpackungen, Fahrzeuge, Bedienelemente“, sagt er.

Ein Roboter auf vier Beinen kommt zwar gut durch schwieriges Gelände. Aber er kann eben nicht ohne Weiteres das Paket aufheben, das der Kurier vor die Tür gelegt hat, ein Tor öffnen und das Paket ins Haus tragen. Je mehr Aufgaben eine Maschine in einer für Menschen gebauten Umgebung übernehmen könne, desto größer werde auch ihr wirtschaftlicher Nutzen.

Die menschliche Form sei daher wahrscheinlich die richtige Wahl, wenn Roboter künftig an der Seite von Menschen arbeiten sollen. Allerdings macht sie die Entwicklung auch deutlich komplizierter. „Humanoide fallen um“, sagt Argül. „Sie haben mehr Freiheitsgrade und sind viel schwieriger zu steuern.“ Menlo Research habe diese Nachteile von Anfang an akzeptiert – statt erst etwas Einfacheres zu bauen und am Ende an einem ganz anderen Problem zu arbeiten.

Wie der Ingenieur argumentiert, sei der Bau eines Roboters keine monolithische Aufgabe. Vielmehr sei er ein Stapel verschiedener Problemfelder, die abgearbeitet werden müssen und unterschiedlichste Herausforderungen mit sich bringen: Elektrotechnik, Mechanik, Steuerung, Reinforcement Learning, Wahrnehmung, Planung, Kognition, Netzwerke, Infrastruktur, Embedded Systems und Fertigung. „Ein Robotiker in Shanghai kann genauso zu dem Projekt beitragen wie jemand in München, Singapur oder im Silicon Valley“, sagt Argül. „Wir haben bereits Beiträge von Menschen erhalten, die wir noch nie getroffen haben und die auf verschiedenen Kontinenten leben, und das sehen wir als Stärke an.“

Viel des bereits erhaltenen Feedbacks fließe schon in die Planung des Nachfolgeroboters Asimov v2 ein – der „schneller, stärker, größer“ und von Beginn an auch leistungsfähiger sowie stärker auf echte Einsatzszenarien ausgelegt sein soll. Genau darin sieht das Team von Menlo Research auch die wahre Stärke von Open Source. „Wenn die Architektur offen ist, kann jeder, der sich damit auskennt, dazu beitragen, sie zu verbessern – sei es durch das Aufspüren von Fehlern, das Vorschlagen besserer Ansätze oder das Entwickeln völlig neuer Lösungen darauf aufbauend“, so Argül. Auch könnten durch Open-Source-Projekte gemeinsame Standards und Grundlagen entstehen – wie es etwa Projekte wie Linux oder Apache zeigen. „Wir glauben, dass es sinnvoll ist, mehr gemeinsame Grundlagen zu schaffen, auf denen andere aufbauen können, anstatt jedes Mal von vorne anzufangen. Deshalb tauschen wir einen kurzfristigen Wettbewerbsvorteil gegen die Möglichkeit ein, gemeinsame Grundlagen zu etablieren, auf denen andere aufbauen können.“