"Kreative Robotik" – Neue Konzepte zur niederschwelligen Erschließung der Robotik

Umgesetztes Projekt

Ziele

Es ist das Ziel der Kreativen Robotik an der Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung Linz, durch Wissenstransfer, Forschung und Entwicklung, gemeinsam mit interdisziplinär ausgerichteten Kooperationspartnern, neuen Personengruppen einen niederschwelligen Zugang zu den Möglichkeiten der Robotik zu erschließen, gleichzeitig aber die Robotik als eigenständig anwendbares Werkzeug und nicht als statisches Wissen zu vermitteln.

 

Der Schlüssel dazu ist ein Wissenstransfer, der auf die individuellen Bedürfnisse der jeweiligen Personengruppen eingeht und die eigentliche Nutzung erst ermöglicht – von SchülerInnen, Lehrlingen, Studierenden, ForscherInnen und KünstlerInnen hin zu KleinunternehmerInnen, HandwerkerInnen und Startup-GründerInnen.

 

Dies geschieht gemeinsam mit einer Vielzahl von Partnerinstitutionen: Dem Ars Electronica Center, der Innovationswerkstätte Grand Garage, den Städten Linz und Leonding, der Association for Robots in Architecture, Schulen wie der HTL Leonding, sowie überregionalen Clustern wie der Business Upper Austria und dem Holz- und Möbelbaucluster MHC.

Kurzzusammenfassung (dt.)

Digitalisierung, Robotik und Automatisierung finden sich nicht mehr nur in der Industrie 4.0, sondern berühren uns auch immer mehr in unserem Alltag. Binnen vergleichsweise kurzer Zeit erleben wir durch die digitale Transformation tiefgehende Änderungen, ganze Berufsbilder verändern sich oder drohen sogar zu verschwinden – gleichzeitig eröffnen sich durch diese Technologien jedoch auch völlig neue, innovative und disruptive Möglichkeiten.

 

An der Schnittstelle zwischen der digitalen und der physischen Welt steht die Robotik. In der großen Industrie sind Roboterarme heute nicht mehr wegzudenken, durch Drohnen, autonome Autos und Haushaltsgeräte findet die Robotik aber auch den Weg in die Haushalte.

 

Die Entwicklung von eigenen, neuen Roboterprozessen jenseits des Stands der Technik wird aber nach wie vor als etwas Hoch-Komplexes wahrgenommen, für dessen Umsetzung vermeintlich eine technische Ausbildung oder gar ein technisches Studium vorausgesetzt wird. Hier setzt nun die Initiative „Kreative Robotik“ der Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung Linz an, die es als ihre Aufgabe sieht, gemeinsam mit einer Vielzahl von Partnerinstitutionen einen niederschwelligen Zugang zu den Methoden der Robotik auf einer Vielzahl von AkteurInnen-Ebenen – von SchülerInnen und Studierenden hin zu BerufswiedereinsteigerInnen, HandwerkerInnen, Startup-GründerInnen und der gesamten Öffentlichkeit – zu schaffen und da.urch zukunftsträchtige Ideen und Innovationen zu ermöglichen.

Kurzzusammenfassung (engl.)

Digitization, robotics and automation are no longer exclusive to Industry 4.0 but are also increasingly influencing our daily lives. Within a comparably short amount of time, digitization has had a profound impact on our society, changing and possibly even replacing entire lines of work. At the same time, those technologies have also opened up new and exciting opportunities for innovation and progress.

 

The field of robotics can be seen as the interface between the digital and the physical realms. While robotic arms have become irreplaceable for industry, drones, autonomous cars and even household items are starting to bring robotic concepts to consumers.

 

However, the development of new, custom robotic processes beyond the state of the art is still considered to be something highly complex, presumably requiring a formal technical education or even an academic degree. Creative Robotics at the University of Arts and Design Linz approaches robotics from another direction by collaborating with numerous partners towards drastically lowering the threshold of robotics, thus opening it up to completely new fields, from primary and secondary schools to university students, startups, the crafts and the public in general, with the goal of fostering new ideas and innovative concepts.

Nähere Beschreibung

//Positionierung

Die Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung Linz ist eine besonders interdisziplinäre Universität, die unter einem Dach wissenschaftlich-künstlerisch-technische Kompetenzen vereint. Der Fokus der Universität auf neue Technologien und Entwicklungen spiegelt sich in Programmen wie Fashion and Technology, überHolz, Centre for Future Design und nun auch Creative Robotics wieder.

 

Die Kreative Robotik sieht es als ihre Aufgabe, durch Wissenstransfer, Forschung und Entwicklung, gemeinsam mit Kooperationspartnern aus sehr unterschiedlichen disziplinären Hintergründen, neuen Personengruppen einen niederschwelligen Zugang zu den Möglichkeiten der Robotik zu erschließen, gleichzeitig aber die Robotik als eigenständig anwendbares Werkzeug und nicht als statisches Wissen zu vermitteln.

 

Das innovative Moment der Vermittlung liegt also gerade darin, ein so hochkomplex erscheinendes Thema wie die Robotik für JedeN begreifbar und anwendbar zu machen. Die unterschiedlichen AkteurInnengruppen werden – entsprechend ihrer jeweiligen Hintergründe und Interessenslagen – befähigt, das Thema für sich selbst zu erlernen und sogleich anzuwenden. Die Lernenden werden als ExpertInnen in unterschiedlichsten Gebieten wahrgenommen, wodurch das ExpertInnenwissen in die Robotik hereingeholt wird und innovative Ideen leichter möglich gemacht werden. Es ist dieser offene und auch gleiche Zugang zu den unterschiedlichen Personengruppen, der einen diversen Zugang zur Robotik insgesamt ermöglicht.

 

//Studierende

Innerhalb der Universität ist die Kreative Robotik eine Forschungsabteilung, die im Rahmen der forschungsgeleiteten Lehre auch Lehrveranstaltungen anbietet. Die Idee dieses Ansatzes ist es, dass Studierende nicht „Robotik“ als solches studieren, sondern die Methoden der Robotik dafür nutzen, ihr eigenes, studienrichtungsspezifisches Wissen auf neue, innovative Art anzuwenden. Die Kreative Robotik versteht sich somit als Schnittstelle, welche digitale Konzepte und Ideen durch Maschinen in die physische Welt transferiert.

 

Um diese Umsetzung zu erleichtern, werden gemeinsam mit der Association for Robots in Architecture digitale Werkzeuge entwickelt, mit denen Roboter aus einfach bedienbaren Oberflächen heraus –etwa der visuellen, parametrischen Programmierumgebung Grasshopper – programmiert werden können. Unser Ansatz ist es hier, dass Studierende in dieser Umgebung auf grafische Art und Weise Programmierlogik und Algorithmen entwickeln können, ohne mit einer textbasierten Programmiersprache konfrontiert zu werden.

 

Besonders wichtig ist in diesem Kontext das unmittelbare Feedback: Studierende beginnen meist damit, einen Prozess zu analysieren und dessen Logik dann geometrisch umzusetzen. Unsere Tools lassen sich nun direkt in diese Umgebung einbetten, sodass die Studierenden unmittelbares Feedback zum Prozess erhalten: Gibt es Kollisionen, erreicht der Roboter jeden Punkt, wie lange dauert es etc. Dies erlaubt einen sehr intuitiven, gestalterischen Ansatz, bei dem Lösungsideen schnell umgesetzt und evaluiert werden können. Es ist somit kein spezifisches Fachwissen notwendig, stattdessen können Prozesse gefahrlos und unmittelbar via trial-and-error virtuell erprobt werden. Die Software findet als KUKA|prc abseits von Linz inzwischen bei mehr als 100 internationalen Universitäten Verwendung.

 

Der Vorteil dieses Ansatzes ist es, dass Studierenden vergleichsweise wenig roboterspezifisches Wissen beigebracht wird, sondern primär „portables“ Wissen vermittelt werden kann, welches sich auch abseits der Robotik vielerorts anwenden lässt. Die Roboter dienen jedoch als besonderer Motivationsfaktor, ohne dem sich die Studierenden nicht in derart großer Zahl Programmier- und Geometriekenntnisse aneignen würden.

 

Das Wissen, Roboter zu programmieren wird primär in der Lehrveranstaltungsserie „Visuelles Programmieren – Robotik“ vermittelt, welche durchgängig über das Studienjahr angeboten wird und für Studierende aller Studienrichtungen offensteht. Ergänzend dazu gibt es Studienrichtungs-spezifische Robotik-Lehrveranstaltungen, wie etwa „Experimentarium“, im Rahmen dessen 10 ECTS umfassende Industriedesign-Semesterprojekte realisiert werden, oder „FaT Robotik“, einer VU für Fashion and Technology-Studierende, die es ihnen erlaubt, binnen zwei geblockter Tage eigene Robotikkonzepte prototypisch umzusetzen.

 

Beispielhafte Prozesse von Studierenden sind etwa der 3D-Druck von Flüssigkeiten in Flüssigkeiten, die Entwicklung von neuen Verbindungsarten im Bereich der Mode (beide siehe auch Startups), dreidimensionales Lightpainting, das Auftragen von Bakterien für Biowerkstoffe, die „Digitalisierung“ einer analogen Schreibmaschine, das dreidimensionale Biegen von Metallstangen, Stop-Motion Fotografie und vieles mehr.

 

Der Kern dieser Roboterprojekte ist die genaue Analyse von bestehenden, oft manuellen, Prozessen, gefolgt von der Überlegung, welchen Mehrwert der Einsatz eines Roboters jeweils bieten kann. In vielen Fällen ist hierbei der größte Komplexitätsfaktor nicht der Roboter selbst, sondern der Umgang mit den jeweiligen Materialien und die Entwicklung von neuartigen Roboterwerkzeugen, oft unter Verwendung von 3D-Druck-Technologie.

 

Das Lehrangebot der Kreativen Robotik wird von den Studierenden mit großem Interesse wahrgenommen, es wurden von Studierenden sogar bereits mehrere Start-Ups gegründet, deren Konzepte und Prototypen im Rahmen der Robotik-Lehrveranstaltungen erarbeitet wurde.

 

Erfahrungsgemäß stellt es für Universitäten eine Herausforderung dar, effizient nach außen wirken und kommunizieren zu können. Mit diesem Gedanken wurde nun eine Dependance der Kreativen Robotik innerhalb der gemeinnützigen Innovationswerkstätte Grand Garage in der Linzer Tabakfabrik eröffnet, welche dort 300m² von insgesamt 4000m² mit Robotern bespielt. Dadurch erhoffen wir uns einen leichteren Anschluss zu SchülerInnen, Lehrlingen, Start-Ups und Firmen innerhalb des kreativen Umfelds der Tabakfabrik.

 

Um den Wissenstransfer und niedrigschwelligen Zugang zu Technologien im Rahmen der Kreativen Robotik somit auch jenseits der Universität anzustoßen, arbeitet die Abteilung eng mit externen Partnern zusammen, die jeweils eigene Zielgruppen erreichen.

 

 

//Kinder und Jugendliche

Um Kinder und Jugendliche erreichen zu können, wurde gemeinsam mit dem Ars Electronica Center das Format „Hack the Robot“ entwickelt, welches im Roboterlabor der Universität abgehalten wird. Hierbei wird TeilnehmerInnen zuerst erklärt, wie Roboter üblicherweise gesteuert werden. Dann haben sie die Möglichkeit, mit den littleBits Elektrobausteinen eigene Robotercontroller aufzubauen. Anstelle eines kleinen Bastelroboters wird damit aber ein 1000kg schwerer Roboterarm gesteuert und gezeigt, dass diese Maschine im Kern auch nicht so viel anders ist als ein kleiner Roboter. Die Workshops werden inzwischen mehrmals monatlich angeboten und wurden außerdem nach „oben“ hin erweitert: Somit werden Workshops nun auch für Lehrlinge und im Format „Zukunftsfabrik“ für beschäftigungslose Jugendliche angeboten. Insgesamt haben bereits über 500 TeilnehmerInnen an diesen Workshops teilgenommen.

 

 

//SchülerInnen und Lehrlinge

Die neu eröffnete Grand Garage in Linz ist aus dem CAP-Programm entstanden, welches AHS-SchülerInnen die Möglichkeit gibt, parallel zur Schule eine Mechatronikausbildung zu absolvieren. Das Roboterwissen hierzu wird nun in der Grand Garage von der Kreativen Robotik beigesteuert. Ebenso konnte eine Kooperation mit der HTL Leonding aufgebaut werden, im Rahmen derer HTL-Diplomarbeiten von der Universität mitbetreut werden. Außerdem unterstützt die Kreative Robotik die Pädagogische Hochschule bei der Entwicklung von neuartigen AHS-Formaten und ist in die Planung einer Digitalisierungsoffensive in Leonding involviert, die einen weiterführenden Ausbildungsweg für HTL-AbsolventInnen und Lehrlinge betreibt.

 

 

//HandwerkerInnen

Ein besonderes Innovationspotenzial für die Robotik sehen wir im Handwerk, gibt es darin doch viele Bereiche, die von der Digitalisierung bisher kaum berührt wurden. Somit stellt der Wissenstransfer aber auch oft eine besondere Herausforderung dar, sodass die Zusammenarbeit mit Clustern und Verbänden – wie der Business Upper Austria, dem MHC oder der WKOÖ – wichtig ist.

 

HandwerkerInnen haben oft sehr spezielle Anforderungen, die von Standardmaschinen nicht abgedeckt werden können: Roboter ermöglichen hier nun völlig neue Anwendungen und sind gerade als Gebrauchtmaschinen für die Betriebe auch durchaus leistbar. Wir unterstützen diese Betriebe vor allem im Wissenstransfer für die digitale Kette vom Entwurf zur Fertigung. Im Rahmen von geförderten FFG-Projekten wurde die Sattlerei Niedersüß etwa befähigt, individuell anpassbare Sattelkerne mit Robotern zu fertigen, anstelle auf Standardgrößen beschränkt zu sein. Für die Metallfirma Puhl wurde ein Prozess entwickelt, um mit Robotern Metallteile polieren zu können.

 

Um ein größeres Feld an HandwerkerInnen im Holzbereich zu erreichen, wurde etwa gemeinsam mit dem Holz- und Möbelbaucluster MHC eine Fachveranstaltungreihe ins Leben gerufen. Außerdem gestaltet die Kreative Robotik alle zwei Jahre eine Roboterinstallation für den MHC im Rahmen der Handwerksmesse in Wels, um dort Aufmerksamkeit auf die Robotik zu lenken.

 

 

//Startups

Wir sehen es als besonderen Erfolg, dass aus der Lehre und dem Wissenstransfer heraus bereits erfolgreiche Start-Ups entstanden sind. Einerseits gründete der Industriedesign-Student Benjamin Greimel „Print-a-Drink“, basierend auf seiner inzwischen patentierten Idee, mit einem Roboter mit Flüssigkeiten in Flüssigkeiten 3D zu Drucken. Mit diesem Prozess bietet er individualisierte Getränke mit schwebenden Firmenlogos bei Veranstaltungen an und war bereits für Microsoft, HP, Schott, Voest und viele Andere im In- und Ausland tätig.

 

Zwei Studenten von Fashion and Technology sowie ein Student von Interface Cultures gründeten mit YOKAI ein Mode-Startup, dessen Ziel es ist, Textilien genauer zu simulieren und dadurch mit Robotern fertigen zu können. Erstmals vorgestellt wurde das Start-Up im Rahmen des Linzer Forum Creative Industries.

 

Die Universität fördert diese Gründungen außerdem durch ihre Beteiligung an Tech2B, die forschungs- und technologieintensive Unternehmensgründungen unterstützt. Wir sehen im neuen Labor innerhalb der Grand Garage eine besonders inspirierende Umgebung für Studierende, aber auch außeruniversitäre Personen, die hoffentlich zu weiteren Gründungen führen wird.

 

 

//Öffentlichkeit

Abseits des eigentlichen Wissenstransfers sehen wir es auch als wichtige Aufgabe der Universität, Wissenschaft und Forschung begreifbar zu machen und dadurch Interesse an neuen Technologien und Ansätzen zu wecken. Mit diesem Ziel nehmen wir jedes Jahr mit Roboterinstallationen am Ars Electronica Festival teil: 2018 trat so etwa ein großer Roboter gemeinsam mit dem Brucknerorchester bei der Großen Konzertnacht auf. Weitere öffentliche Roboterinstallationen geschahen im Rahmen des Open House der Universität und gemeinsam mit KUKA und McLaren in Zürich.

 

Jedes Jahr wird außerdem gemeinsam mit der JKU eine Ausstellung „Kreative Robotik“ im Ars Electronica Center kuratiert, die internationale Exponate und Prototypen zeigt.

 

 

//Zusammenfassung

Das Feld der Robotik hat inzwischen eine Reife erreicht, die es auch nicht-TechnikerInnen erlaubt, eigene Ideen und Konzepte umzusetzen. Der Schlüssel dazu ist ein niederschwelliger Zugang zu derartigen Technologien sowie ein Wissenstransfer, der auf die individuellen Bedürfnisse der Gruppen eingeht und die eigentliche Nutzung erst ermöglicht – von SchülerInnen, Lehrlingen, Studierenden, ForscherInnen und KünstlerInnen hin zu Kleinunternehmen, HandwerkerInnen und Startups.

 

Die Kreative Robotik konnte hier bereits ein breites inner- und außeruniversitäres Netzwerk von BefähigerInnen ausbauen, sieht sich aber trotzdem noch ganz am Anfang einer extrem spannenden, digitalen Transformation, die von einer zunehmenden Demokratisierung von Technologien geprägt sein wird.

 

Das Engagement in der Vermittlung hat auch zu vielfältigen anderen spannenden Ergebnissen und Ereignissen in vielen Bereichen – nicht nur in der Lehre und in der Vermittlung selbst – geführt. So hat sich durch die Zusammenarbeit mit der Studienrichtung FaT eine enge Kooperation ergeben, die wiederum in der Beantragung eines gemeinsamen Forschungsprojektes mündete. Ein anderes Beispiel ist die bereits vorhandene Zusammenarbeit mit HandwerkerInnen, wodurch nicht nur innovative Prozesse der Robotik gemeinsam mit HandwerkerInnen erarbeitet werden, sondern auch die Herausforderung der Digitalisierung für Handwerksbetriebe thematisiert und gegebenenfalls ökonomisch wichtige Input gegeben wird.

 

Die Kreative Robotik ist somit kein abgeschlossenes Projekt, sondern ein vielseitiges, kollaboratives, organisch wachsendes Vorhaben von dem auch zukünftig, in einer zunehmend digitalisierten Welt, wichtige Impulse zu erwarten sind.

Positionierung des Lehrangebots

Das Lehr- und Wissenstransferangebot im Rahmen der Kreativen Robotik ist besonders breit aufgebaut und richtet sich universitätsintern an Studierende aller Studienabschnitte, gemeinsam mit Partnerinstitutionen und Firmen jedoch auch an SchülerInnen, Lehrlinge, Startups und die breite Öffentlichkeit.

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2019 nominiert.