Roboter lernen in der Interaktion mit dem Menschen

Ob Oberflächenbearbeitung oder Mülltrennung: Roboter können vom Menschen lernen, diese Aufgaben auszuführen.
Ob Oberflächenbearbeitung oder Mülltrennung: Roboter können vom Menschen lernen, diese Aufgaben auszuführen. – Bild: Plattform Lernende Systeme

Um einem großen Teil der Gesellschaft die Teilhabe an lernfähigen Robotern zu ermöglichen, ist es dabei essenziell, dass Roboter in der Lage sind, auch von Alltagsnutzenden ohne Programmiervorkenntnisse neue Aufgaben zu erlernen.

Recycling komplett ph1
Bild: Plattform Lernende Systeme

Lernen von Demonstrationen und Feedback

Zwei vielversprechende Ansätze, wie Roboter von Menschen lernen können, sind das Lernen von Demonstrationen und das interaktive Reinforcement-Lernen. Beim Lernen von Demonstrationen können Roboter entweder vom Menschen an die Hand genommen und durch die Aufgabe geführt werden oder sie beobachten Menschen, die selbst eine Aufgabe durchführen, versuchen anschließend das Gesehene zu verstehen und zu kopieren. Menschliche Demonstrationen können dabei zum einen genutzt werden, um bekannte Teilaufgaben wiederzuerkennen und in neuer Rheinfolge auszuführen sowie um komplett neue Bewegungs- und Aufgabenabläufe zu erlernen.

Beim interaktiven Reinforcement-Lernen hingegen nutzen Roboter durch Interaktion mit Menschen gewonnenes Feedback, um vorher Erlerntes iterativ zu verbessern. Menschen können dabei Roboter während der Ausführung ihrer Aufgaben bewerten. So können Roboter zusätzlich auch persönliche Präferenzen ihrer Nutzer für Aufgabendurchführungen lernen. Feedback kann hierbei entweder explizit z.B. über Tablet oder Spracheingabe gegeben werden oder Roboter lernen durch implizites Feedback, also dadurch, wie ihr Verhalten menschliches Verhalten oder den Erfolg der Aufgabendurchführung beeinflusst.

Menschliche Fehlerquellen beim Lernen

Lernfähige Robotiksysteme, die durch direkte Interaktion mit Menschen lernen und zuvor Gelerntes verbessern können, verfügen über großes Potenzial in vielen Einsatzbereichen. Voraussetzung: Die Roboter sind sicher. Eine wichtige Frage aktueller Forschung ist daher, wie man Roboter und die von ihnen genutzten Algorithmen gegen fehlerhafte oder unerwünschte menschliche Demonstrationen absichern kann. Im Gegensatz zu klassisch programmierten Robotern sollte bei lernfähigen Robotiksystemen z.B. sichergestellt werden, dass sie potenzielle Unsicherheiten oder Inkonsistenz in menschlichem Feedback verstehen. Ebenso wichtig ist es, dass die Roboter einen zuvor definierten Kernaufgabenbereich auch durch menschliche Demonstrationen nicht verlassen können.

Die Entwicklung von sicheren und menschenzentrierten zukünftigen Lernalgorithmen erfordert deswegen insbesondere interdisziplinäre Forschung aus Kognitionswissenschaften, Robotik und maschinellem Lernen. Ziel ist es zu verstehen, wie Menschen Demonstrationen und Feedback geben und geben wollen und zu erkunden, wie die Roboter der Zukunft davon am besten lernen können.

Roboter für eine bessere Trennung von Wertstoffen

Für die Mülltrennung existieren bereits gut funktionierende technische Lösungen. Menschen müssen dabei aber oft immer noch mithelfen, was meist zumindest belastend, manchmal auch gesundheitsschädlich oder gar gefährlich ist. Die Mülltrennung erreicht jedoch oft nicht die gewünschte Qualität und stößt dabei auch oft an Kapazitätsgrenzen, was die Qualität einer sauberen Mülltrennung zusätzlich senken kann. Pick&Place-Roboter werden heute schon breit eingesetzt und sind vergleichsweise günstig. Im Zusammenspiel mit geeigneter Sensorik könnten sie das manuelle Herausgreifen von Objekten in den Sortieranlagen automatisieren.

Zukunftsperspektiven mit KI

Lernen durch Interaktion kann dazu beitragen, dass über Zwischenschritte der Teilautomatisierung (Stichwort: variable Autonomie), höhere Autonomiegrade im Recycling erreicht werden und sukzessive mit jeder Interaktion auch die Robustheit der nötigen KI-Modelle gestärkt wird. Ein auf diese Weise verbessertes Recycling kann zu einem zentralen Bestandteil einer Kreislaufwirtschaft werden, insbesondere aufgrund multimodaler Sensorik wie z.B. der Detektion verborgener oder zu demontierender Objekte. Zudem stellt es eine Vorstufe zu weiteren Betriebsstationen dar, wie der Demontage, in der aussortierte Wertstoffe zerlegt und auch Rohstoffe wiedergewonnen werden. Innerhalb von bereits bestehenden Anlagen, in denen klassische Methoden der Müllsortierung angewandt werden, können lernfähige Robotiksysteme komplementär eingesetzt werden (z.B. zur Qualitätssteigerung und -sicherung).

So werden in mehrfacher Hinsicht Potenziale frei:

  • Freisetzung von Arbeitskraft für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung durch Rationalisierung von unattraktiven, unangenehmen oder potenziell gefährlichen Arbeitsprozessen
  • Erhöhte Sicherheit für Menschen vor Gefahrstoffen und gefährlichen Objekten
  • Betriebswirtschaftliche Vorteile bei perspektivischer Vollautomatisierung: Günstigere Betriebsbedingungen sowie gegebenenfalls Wegfall von an Menschen angepasste (Sicherheits-) Bedingungen (Lüftung, Arbeitsraum, Unfallschutz etc.)

Quellen des Lernens

  • Beobachten menschlicher Aktivitäten, z.B. Lernen durch Demonstration (Was greift der Mensch wie?)
  • Hinweise des Menschen auf entferntere, zu sortierende Objekte, z.B. Zeigen mit einem Laserpointer oder auf übertragenen Kamerabildern des Förderbandes
  • Kommentierung durch den Menschen in der Lernphase, z.B. Benennung von Objekten, Materialien.
  • Menschliche (verbale) Kommentierung oder Instruktion, um Affordanzen (Objekt ist greifbar, anhebbar etc.) oder Greiffähigkeiten zu lernen
  • Simultanes Lernen von allen menschlichen Instruktoren an mehreren Förderbändern; so kann jede Roboterinstanz von den gelernten Fähigkeiten anderer Instanzen profitieren, z.B. Erkennen eines Objekts oder Ausführen eines Griffs

Methoden des Lernens

  • Reinforcement Learning (bestärkendes Lernen)
  • Ensemble-Lernen (gemeinsames Lernen, z.B. föderiertes Lernen)
  • Few-shot Learning (KI-Modelle entwickeln mit geringen Datenmengen)
  • Lernen im Team (bei mehreren Robotern)
  • Transfer Learning (verschiedene Domänen, z.B. zwischen örtlich getrennten Recyclinganlagen)
  • Selbstlernen/Weiterlernen ab einer gewissen Ergebnisqualität des Robotereinsatzes


  • Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

    Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

    Corona, Kriege oder die Amtszeit von US-Präsident Donald Trump haben die deutsche Wirtschaft seit 2020 stark belastet.

    mehr lesen: Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

  • IT&Production AI Conference 2026

    IT&Production AI Conference 2026

    KI verändert die industrielle IT. Das Versprechen: Effizienzgewinne, Kostenvorteile und Risikoreduktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

    mehr lesen: IT&Production AI Conference 2026

  • Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

    Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

    Der Unified Namespace soll alle Produktions- und Geschäftsdaten aus Maschinen, Sensoren und Systemen in einem gemeinsamen Echtzeit-Raum verfügbar machen – eine Single Source of Truth entsteht.

    mehr lesen: Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

  • Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

    Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

    Forescout Technologies, ein Spezialist für Cybersicherheit, hat die Ernennung von Dirk Decker (Bild) zum Regional Director für Zentraleuropa bekanntgegeben.

    mehr lesen: Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

  • Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

    Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

    Die Anzahl der Arbeitsplätze in Deutschland, die vom Export nach China abhängen, ist seit 2021 um rund 40% gesunken, wie eine neue Analyse des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) zeigt.

    mehr lesen: Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

  • Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

    Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

    Gegen zwei Drittel der IT-Dienstleister wurden im vergangenen Jahr seitens ihrer Auftraggeber Vorwürfe wegen angeblicher Schlechtleistung erhoben.

    mehr lesen: Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

  • Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

    Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

    Enbik, ein in Taiwan beheimateter Hersteller für Industrial Edge Computing und IT-Hardware, und Edgecon gründen in Deggendorf ein Logistik- und Service-Büro für den deutschsprachigen Raum.

    mehr lesen: Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

  • Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden

    Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden

    Zur Münchner Sicherheitskonferenz (13. bis 15. Februar) hat die Google Threat Intelligence Group (GTIG) einen Bericht veröffentlicht, mit dem die Verfasser die Debatte um KI-gestützte Bedrohungen auf eine operative Ebene…

    mehr lesen: Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden

  • Ein Tag ohne Internet und alles steht still

    Ein Tag ohne Internet und alles steht still

    Laut einer Untersuchung des Bitkom ist die deutsche Wirtschaft schlecht auf hybride Bedrohungen wie Stromausfälle, Sabotage oder durch Ransomware lahmgelegte Fabriken vorbereitet.

    mehr lesen: Ein Tag ohne Internet und alles steht still

  • Heitec übernimmt Artschwager + Kohl

    Heitec übernimmt Artschwager + Kohl

    Artschwager + Kohl Software ist seit Januar 2026 Teil der Heitec-Gruppe.

    mehr lesen: Heitec übernimmt Artschwager + Kohl

  • Lantek expandiert nach Kanada

    Lantek expandiert nach Kanada

    Lantek, Anbieter von Software für die metallverarbeitende Industrie, gibt die Eröffnung einer Niederlassung in Kanada als Teil seiner Wachstumsstrategie in Nordamerika bekannt.

    mehr lesen: Lantek expandiert nach Kanada

  • All for One Group beteiligt sich an BrightFlare

    All for One Group beteiligt sich an BrightFlare

    Die All for One Group, ein IT-, Consulting- und Service-Provider aus Filderstadt, beteiligt sich an dem österreichischen Cybersecurity-Spezialisten BrightFlare.

    mehr lesen: All for One Group beteiligt sich an BrightFlare