Verzahnte Forschung

Ein Zentrallabor unterstützt Experimente und Analysen der Forschungsgruppen des Exzellenzclusters CITEC

Das CITEC-Zentrallabor steht allen  Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Exzellenzclusters CITEC mit Forschungstechnologie und Beratung zur Verfügung. Wie produktiv die Einrichtung solch einer leistungsfähigen und zentral geführten Laborinfrastruktur ist, zeigt sich zum Beispiel an besonderen Auszeichnungen. Mehrere Wochen im Jahr ist das Labor in der Mitte des CITEC-Gebäudes der Arbeitsplatz des Bielefelder RoboCup-Teams. Das Team aus Studierenden und Forschenden bereitet dort seine Serviceroboter auf den Einsatz bei dem weltweit größten Wettbewerb für intelligente Roboter vor. Mit großem Erfolg: 2016 und 2018 holte es sich jeweils einen ersten Platz in der RoboCup-Haushaltsliga.

Sven Wachsmuth leitet das Zentrallabor des Exzellenzclusters CITEC. Foto: CITEC/Universität Bielefeld

Die Idee hinter dem Zentrallabor: Die Entwicklung von intelligenten Maschinen erfordert eine höchst aufwändige Experimentiertechnik, die die Möglichkeiten einzelner Arbeitsgruppen vielfach übersteigt. „Am CITEC beobachten und analysieren wir das Zusammenspiel von Teilleistungen wie Bewegung, Wahrnehmung, Kommunikation oder Erinnern bei Mensch und Tier, um diese in technischen Prototypen zu verknüpfen. Jede Teilleistung an sich ist schon äußerst komplex“, erläutert Professor Dr. Helge Ritter, Koordinator des Exzellenzclusters CITEC. „Je näher wir unserem Ziel kognitiver technischer Systeme kommen, desto komplexer werden die Experimente und Analysen. Das Zentrallabor stellt mit seinen Geräten und seiner Expertise die Möglichkeiten zur Verfügung, um dieser technischen Komplexität gerecht zu werden.“

Dazu pflegt das Zentrallabor in Zusammenarbeit mit den CITEC-Arbeitsgruppen unter anderem mehrere wissenschaftliche Forschungsgroßgeräte. Und es hilft, die Beiträge seiner spezialisierten Teillabore in übergreifenden Prototypen zu integrieren. Mit ihnen kann kognitive Interaktionstechnologie in konkreten Situationen nicht nur erprobt, sondern auch erlebbar gemacht werden. „Außerdem sorgt das Zentrallabor dafür, dass unsere Forschungsprototypen untereinander kompatibel sind“, sagt Ritter. Das heißt auch, dass Software- und Hardwarebausteine der Prototypen für neue Systeme wiederverwendet werden können.

Zentrallabor als Dienstleister für die CITEC-Gruppen

Leiter des Zentrallabors ist Privatdozent Dr. Sven Wachsmuth. Sechs Wissenschaftler gehören zu seinem Team. „Unsere Aufgabe ist es, die Forschung in den Laboren der CITEC-Gruppen zu unterstützen“, erklärt er. Dafür betreibt sein Team eine Laborumgebung für Interaktionstechnologien als Teil des Zentrallabors. Mitglieder der Forschungsgruppen können dort Versuchsaufbauten und Forschungsprototypen nutzen, die bislang über einzelne Labore verstreut waren. Dazu gehören neben Robotern auch Mess-Systeme: Geräte zur Bewegungserfassung, zur Erfassung von weiteren Merkmalen wie Augenbewegungen oder auch Aufbauten, die virtuelle 3D-Welten simulieren. Außerdem betreuen Wachsmuth und seine Mitarbeiter große Teile der technischen Ausstattung der Laborwohnung in der ersten Etage des CITEC-Gebäudes, in der Neuentwicklungen aus der Forschung auf den Alltag ausgerichtet werden.

Damit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Exzellenzclusters bei der Konstruktion von technischen Systemen auf bewährte Verfahren zurückgreifen können, stellt das Zentrallabor Infrastrukturdienste zur Pflege und zum Testen der nötigen Software bereit. Diese werden über einen Web-Katalog, das „Cognitive Interaction Toolkit“, internen und externen Forschenden verfügbar gemacht. Um die Software-Werkzeuge zu entwickeln, die dafür nötig sind, wurde eine eigene Forschungsgruppe gegründet, die von Dr. Sebastian Wrede geleitet wird. Das Zentrallabor kümmert sich auch um die Sicherung und Verbreitung von Forschungsdaten. Hinzu kommt, dass das Zentrallabor Wissen aus den Forschungsteams bündelt und Expertinnen und Experten vermittelt: „Eine Reihe von Forschungsgruppen unterstützt uns so bei unseren Dienstleistungen“, sagt Wachsmuth.

Das Zentrallabor stellt auch Serviceroboter wie Pepper für Studien von CITEC-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern zur Verfügung. Foto: Friso Gentsch/CITEC Über Fächergrenzen hinweg zusammenarbeiten

Insgesamt gehören rund 40 Speziallabore unterschiedlicher Disziplinen zum Exzellenzcluster CITEC, davon 25 im Forschungsbau auf dem Campus Nord in Bielefeld. Allein um das Zentrallabor im Erdgeschoss des Gebäudes reihen sich sieben Labore. Im Taktillabor lernen Roboterhände zu greifen wie ein Mensch. Im Biomechaniklabor erfassen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie Menschen sich bewegen, wenn sie etwa eine Sportart ausführen. Im Interactive MediaLab arbeiten die Forscherinnen und Forscher an virtuellen interaktiven Avataren. Mit einem 3D-Scanner werden dort zudem Personen und Objekte erfasst und digitalisiert. Das Labor für „Ambient Intelligence“ integriert Informationstechnik in Alltagsgegenstände. Das Kognitronik-Labor verfügt über eine Experimentierplattform für Experimente mit Minirobotern. Das Forschungsinstitut für Kognition und Robotik (CoR-Lab) betreibt zwei Labore in dem Forschungsbau: das Humanoiden-Labor, in dem an Robotern wie iCub, Pepper oder Baxter geforscht wird, und das Transfer-Labor, in dem Wissenschaftler an industrierelevanten Technologien arbeiten. Damit alle Labore über einwandfreie Hardware verfügen, können im Elektroniklabor Chips und Schaltungen getestet werden. Auch eine Mechanikwerkstatt findet sich im Erdgeschoss. Die räumliche Nähe sei ein Vorteil für die tägliche Forschungsarbeit, sagt Sven Wachsmuth. „Dadurch sind wir bestens über die Forschung der Kollegen informiert. Und wir können uns gegenseitig schnell und unkompliziert mit Rat und technischen Geräten unterstützen.“

Weitere Informationen:
Website des CITEC-Zentrallabors: https://cit-ec.de/de/zentrallabor

Kontakt:
PD Dr.-Ing. Sven Wachsmuth, Universität Bielefeld
Exzellenzcluster CITEC
Telefon: 0521 106 2937
E-Mail: swachsmu@techfak.uni-bielefeld.de