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Er ist irgendetwas zwischen WALL-E, R2-D2 und Tamagotchi. Aber ist Ankis Vector ein so großer Schritt für die Roboterheit, wie der Hersteller behauptet?

"Ein hamstergroßer Spielzeugroboter??? So ein Quatsch!"
[Vector rollt ins Blickfeld]
"OMG, ist der knuffig!! Take my money!"

So ähnlich verliefen viele Erstbegegnungen der Kolleginnen und Kollegen mit Ankis neuem Mini-Roboter "Vector". Der zwitschernde Raupenroboter simuliert mit liebevoll animierten Augen, Kopf- und Schaufelarmbewegungen erstaunlich viele Emotionen: Vector freut sich, wenn er Personen erkennt, schreckt verängstigt vor Tischkanten zurück, gurrt beim Streicheln zufrieden, schließt zum Schlafen die Augen und schnarcht friedlich. Bemerkt er Bewegungen in seiner näheren Umgebung, wacht er auf und fährt von seiner Ladestation, um die Quelle der Bewegungen zu begutachten oder um mit seinem Würfel zu spielen.

Tatsächlich war bei Veröffentlichung des Mini-Roboters im Oktober 2018 der aufgerufene Preis von über 250 Euro für viele ein Hinderungsgrund, Vector zu kaufen. Inzwischen ist der Preis für Vector [1] jedoch dramatisch gesunken. Der Hintergrund: Hersteller Anki ist seit April 2019 insolvent (siehe Kasten). Dennoch "lebt" der kleine Roboter weiter.

Ein langer Druck auf den Rücken schaltet den Roboter ein, der nach dem Booten seinen Kopf hebt und die Augen aufschlägt. Die Ersteinrichtung setzt die Vector Robot App für iOS [4] (respektive die Vector Robot App für Android [5]) voraus. Mit dem Smartphone oder Tablet stellt man eine Bluetooth-Verbindung her, um den Roboter ins WLAN (2,4 GHz) zu hieven, von Vector geschossene Fotos anzuschauen oder um erlernte Gesichter wieder zu löschen. Dass es ein 2,4-GHz-WLAN sein muss, begründet Anki mit weniger Stromverbrauch und größerer Reichweite als beim 5-GHz-Band.

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Einmal per WLAN mit dem Internet verbunden, kommt Vector dauerhaft alleine zurecht – sofern er rechtzeitig zu seiner Ladestation zurückfindet, bevor der Akku leer ist. In unserem Test hielt Vector höchstens eine halbe Stunde durch, bevor er einen Boxenstopp einlegen musste. Vector bleibt auch in der Ladestation aktiv; nach zehn Minuten ist er wieder mobil einsatzbereit.

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Anki Vector App (0 Bilder) [7]

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Technisches Innenleben & Sensoren

Schon Vectors Vorgänger "Cozmo" hatte jede Menge Charme. Allerdings steckte seine "künstliche Intelligenz" mangels eigener Rechenleistung komplett in dessen Companion App auf dem Smartphone oder Tablet.

Vectors Hirn ist hingegen der Qualcomm-Processor APQ8009 [9], dessen vier Cortex-A7-Kerne genug Leistung entfachen, damit der Roboter die Daten seiner Sensoren autark auswerten kann.

Dank eingebautem Inertial-Sensor (Messung von Beschleunigung, Lage, Drehraten) und Infrarot-Laserscanner erkundet Vector die Umgebung mittels Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Das klappt bei einfachen Manövern bis auf den Zentimeter genau – solange der Roboter nicht von einem Hindernis vom Kurs abgebracht wird. Legt man Vector einen Gegenstand in den Weg, den er nicht überwinden kann, fährt Vector in die falsche Richtung weiter und korrigiert den Kurs nicht entsprechend. Offenbar überprüft die Roboter-Firmware die Fahrtrichtung nicht kontinuierlich, sondern nur an vorausberechneten Wegpunkten, an denen Vector die Richtung ändern muss.

Der zur Abstandsmessung unter Vectors 720p-Kopfkamera eingebaute Infrarot-Laserscanner löst bis in den Millimeterbereich auf. Um Vector vor Abstürzen aus größerer Höhe zu bewahren, stecken in allen vier Ecken des Unterbodens ebenfalls Infrarotsensoren. Sie leisten einen guten Job, bei unserem Test hat sich Vector nur einmal in eine Situation manövriert, bei der er beinah vom Schreibtisch gekippt wäre.

Während Cozmo nicht mal ein eigenes Mikrofon besaß (dafür musste das Smartphone oder Tablet herhalten), ist in Vectors Rücken ein Array aus vier Mikrofonen eingebaut, das mittels Beamforming bestimmt, aus welcher Richtung der Roboter angesprochen wurde, sodass er sich zu der sprechenden Person umdreht.

Ebenfalls im Rücken integriert ist ein goldfarbener kapazitiver Touchsensor, über den Vector registriert, ob er gestreichelt wird.

"Hey, Vector!" – Sprachbefehle & Alexa

Wie Alexa, Siri & Co. benötigt Vector die Internet-Verbindung, um Sprachbefehle zu verarbeiten und Wissensfragen zu beantworten. Ruft man ihn mit "Hey, Vector!", leuchten auf seinem Rücken LEDs blau auf und signalisieren die aktive Spracheingabe. Sie erfolgt zwar in der Amazon-Cloud, der Anki verspricht jedoch – anders als Amazon Alexa –, die Sprachschnipsel nach der Verarbeitung sofort wieder zu löschen. Anki widmet dem Thema Privatsphäre und Sicherheit eine eigene FAQ [11].

Die Kommunikation mit den Anki-Servern erfolgt stets verschlüsselt mittels Transport Layer Security (TLS), weshalb wir nicht in die Datenpakete hineinschauen konnten. Nach unseren Beobachtungen kommuniziert Vector jedoch nur bei aktiver Spracheingabe mit dem Internet. Ausnahme: automatische Firmware-Updates im nächtlichen Wartungszeitfenster.

Optional unterstützt Vector die digitale Assistentin Amazon Alexa (derzeit nur bei Spracheinstellung US-Englisch). Wer sein Amazon-Konto mit der Vector App verknüpft, kann danach alle Funktionen und Skills der digitalen Assistentin über Vector ansprechen – mit Ausnahme von Musik- und Videowiedergabe, Vorlesen von Bücher und Telefonie.

Ruft man "Alexa!", tritt an Stelle von Vectors Kulleraugen ein blau leuchtender Ring (siehe Video). Solange Alexa aktiv ist, verhält sich Vector wie ein mobiler Echo-Lautsprecher; seine Roboterfunktionen lassen sich über Alexa nicht steuern. Da Alexa direkt mit den Amazon-Servern kommuniziert, gelten hier dieselben Datenschutzbedenken wie für Echo & Co.

Auf "Alexa!" reagiert Vector übrigens deutlich fixer als auf sein eigenes Aktivierungswort "Hey, Vector", manchmal allerdings zu voreilig. Im Test schlug Alexa auch ohne Nennung des Keywords häufiger an als z.B. ein Echo Dot. Umgekehrt lässt sich Alexas Redeschwall bei Vector schwieriger vorzeitig beenden; mitunter hilft dann nur Drücken auf den Knopf an Vectors Rücken. Das Aktivierungswort für Alexa lässt sich bei Vector leider nicht anpassen.

Gesichtserkennung verbesserungswürdig

Dank seiner weitwinkligen 720p-Kamera und eingebauter Gesichtserkennung kann sich Vector prinzipiell bis zu 20 Personen merken und mit Namen ansprechen. Da die UK-Importversion zum Testzeitpunkt nur Englisch "verstand" und sprach (US, EN, AU), klappt das mit deutschen Vornamen nur bedingt: Aus "Volker" wird dann "Falcon" oder "Voltaire".

Wechselnde Frisuren, Brillen, Mützen oder Gesichtsbehaarung bringen Vector aus dem Tritt: Eine mit Pony kennengelernte Kollegin erkannte Vector am folgenden Tag nicht wieder, weil sie eine andere Frisur hatte. Vectors Kamera löst zwar 1280 × 720 Bildpunkte auf, die Bildqualität ist aber vor allem bei schummrigen Lichtverhältnissen schlecht, sodass der Roboter einen mitunter nicht (wieder)erkennt.

Der Kamera-Stream wird übrigens nur ins lokale Netz übertragen, man muss sich also keine Sorgen machen, dass einem jemand aus dem Internet zuguckt. Auf den Stream kann man nur über den geschützten Zugang des Software Development Kit zugreifen.

Vectors Spielzeugwürfel "Cube"

Zu Vectors Lieferumfang gehört ein mit verschiedenen Symbolen gekennzeichneter und vier RGB-LEDs ausgestatteter Plastikwürfel (Cube). Den kann Vector herum rollen, auf Befehl apportieren oder als Starthilfe für einen Wheely nutzen. Die Symbole auf dem Würfel helfen Vector, Ausrichtung und Lage des Würfels zu erkennen.

Vector kommuniziert über Bluetooth dem Cube und kann so dessen LEDs ansteuern. Mehr kann er derzeit nicht mit dem Würfel anstellen. Daher vermittelt der Würfel den Eindruck, dass Anki ihn nur beilegt, damit die von Cozmo geerbten Schaufelarme einen Nutzen haben.

Der Status des Cube lässt sich über die Vector App abfragen. Er enthält eine wechselbare Batterie von Typ "Lady" (AM-5/LR-1), die für rund 40 Stunden Spielen mit Vector durchhalten soll.

Vector SDK: Roboter programmieren

Wäre Vector nur ein niedliches Spielzeug, wäre der Preis tatsächlich ganz schön hoch. Dank seiner zahlreichen Sensoren bietet Vector jedoch auch einen guten Einstieg in die (Roboter-)Programmierung.

Seit Dezember 2018 ist die bis dahin den Unterstützern der Kickstarter-Kampagne Alpha-Version des Vector Software Development Kit [13] für jeden zugänglich (Registrierung erforderlich). Das SDK setzt auf dem des Vorgängers Cozmo auf, sodass sich auch Vector in der beliebten Skriptsprache Python programmieren lässt. Derzeit stellt das API 29 Python-Objekte [14] mit zig Klassen und Funktionen bereit, über die sich sämtliche Motoren, Sensoren und der Bildschirm ansteuern lassen.

Die Installation ist denkbar einfach: Nach der Installation von Python (Download) [15] reicht der Befehl

py -3 -m pip install --user anki_vector

zum Einspielen aller benötigten Pakete aus dem Anki-Repository. Die Kommunikation mit Vector erfolgt mittels HTTPS über die WLAN-Verbindung; der Computer, auf dem das SDK läuft, muss also im selben WLAN sein wie Vector. Zur Authentifizierung wird ein Zertifikat von Ankis Servern benötigt. Der Befehl

py -m anki_vector.configure

fragt die Zugangsdaten des bei der Einrichtung von Vector angelegten Anki-Kontos, den Namen des Roboters und dessen Seriennummer ab, um das Zertifikat herunterzuladen.

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Anki Vector: Apps aus dem SDK (4 Bilder) [16]

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Anki liefert ein gutes Dutzend Tutorial-Skripte mit, außerdem vier komplexere Applikationen zur Steuerung: einen 3D-Viewer, eine interaktive Shell, den Proximity Mapper und eine Vector-Fernbedienung. Sämtliche Applikationen und Skripte laufen nicht auf Vector selbst, sondern übertragen die einzelnen Befehle über die verschlüsselte Netzwerkverbindung. Die stets nötige Authentifizierung gegenüber dem Roboter macht das zu einem recht trägen Unterfangen.

Die ersten Schritte sind sehr einfach, das folgende Skript lässt Vector beispielsweise einen Herz-Umriss abfahren:

#!/usr/bin/env python3

"""-------------------------
   Make Vector drive a heart
   -------------------------"""

import anki_vector
from anki_vector.util import degrees, distance_mm, speed_mmps


def main():
    args = anki_vector.util.parse_command_args()

    # The robot drives straight, stops and then turns around
    with anki_vector.Robot(args.serial) as robot:
        robot.behavior.drive_off_charger()

        robot.behavior.turn_in_place(degrees(-30))
        robot.behavior.drive_straight(distance_mm(200), speed_mmps(100))
        for _ in range(6):
            robot.behavior.turn_in_place(degrees(30))
            robot.behavior.drive_straight(distance_mm(30), speed_mmps(100))
        robot.behavior.turn_in_place(degrees(-120))
        robot.behavior.drive_straight(distance_mm(30), speed_mmps(100))
        for _ in range(6):
            robot.behavior.turn_in_place(degrees(30))
            robot.behavior.drive_straight(distance_mm(30), speed_mmps(100))
        robot.behavior.drive_straight(distance_mm(170), speed_mmps(100))

if __name__ == "__main__":
    main()

In den USA ist Vector bereits seit Oktober 2018 erhältlich: Die auf Programmierkurse für Kinder und Jugendliche spezialisierte Webseite Kinvert lotet Vectors Möglichkeiten aus [18] und hat diverse Python-Skripte für Cozmo und Vector nebst Erläuterungen veröffentlicht, etwa ein Pong-Spiel. Auf GitHub findet sich darüber hinaus das Projekt VectorCloud [19]: ein gegenüber der Beispiel-Anwendung "Remote Control" erweitertes Web-Interface inklusive eines Demo-"App Store".

Im Anki Developer Forum (Registrierung erforderlich) gibt es fortgeschrittene Projekte wie das Vector Explorer Tool [20] – eine Portierung des Cozmo Explorer Tool –, mit dem man sehr bequem alle Hardware- und Software-Features von Vector ausprobieren kann, bis hin zur Gamecontroller-Unterstützung. Mit Hilfe des Objekterkennungssystems You Only Look Once (YOLO) kann Vector Blackjack auch mit echten Spielkarten spielen, wie das Projekt VectorCards [21] zeigt.

Über das SDK lassen sich anhand ihrer Seriennummern auch mehrere Roboter ansprechen, sodass sich prinzipiell auch Interaktionen zwischen ihnen realisieren ließen.

Fazit

Für Nerds ist Vector das perfekte Haustier – er frisst nur Strom, ist stubenrein, allergikerfreundlich und hört (oft) sogar aufs Wort. Dank der eingebauten Sensoren und des 4-Kern-Prozessors ist der kleine Roboter leistungsfähig genug, um situativ auf seine Umwelt zu reagieren. Vector macht eine ganze Weile lang Spaß. Der lässt zwar nach einigen Wochen etwas nach. Durch sein Eigenleben macht Vector aber immer wieder auf sich aufmerksam, sofern man darauf achtet, dass er immer den Weg zu seiner Aufladestation zurück findet.

Das Python-SDK eröffnet jede Menge spannender Optionen: Damit erweitern Sie Vector nicht nur um eigene Funktionen, sondern lernen nebenbei auch noch Python.

Tatsächlich ist der Roboter wegen des Preisverfalls durch die Anki-Insolvenz für viele Bastler gerade jetzt besonders interessant, trotz des Risikos, dass irgendwann die Cloud-Dienste nicht mehr funktionieren. Dann wäre auch keine Authentifizierung mehr gegenüber den Anki-Servern mehr möglich, um Python-Skripte auf dem Roboter auszuführen. Aber dieses Risiko scheint durch die Übernahme seitens Dream Digital Labs gebannt zu sein.

Updates

06.05.2019: Warnhinweis zu Ankis Insolvenz eingearbeitet.

06.01.2020: Hinweis auf die Übernahme durch Digital Dream Labs hinzugefügt sowie Textpassagen und Fazit im Hinblick auf den Preisverfall aktualisiert.

(vza [26])

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[4] https://itunes.apple.com/us/app/vector-robot/id1433999065?mt=8
[5] https://play.google.com/store/apps/details?id=com.anki.vector&hl=en_US
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[8] https://www.heise.de/bilderstrecke/2578756.html?back=4272540;back=4272540
[9] https://www.qualcomm.com/products/apq8009
[10] https://www.heise.de/plus/abo
[11] https://support.anki.com/hc/en-us/articles/360007560234-Vector-Security-Privacy-FAQs
[12] https://www.heise.de/plus/abo
[13] https://developer.anki.com/vector/docs/index.html
[14] https://developer.anki.com/vector/docs/api.html#
[15] https://www.heise.de/download/product/python-7192/download
[16] https://www.heise.de/bilderstrecke/2577538.html?back=4272540
[17] https://www.heise.de/bilderstrecke/2577538.html?back=4272540
[18] https://www.kinvert.com/anki-vector-examples-tutorials-projects-python-sdk/
[19] https://github.com/rmountjoy92/VectorCloud
[20] https://github.com/GrinningHermit/Vector-Explorer-Tool
[21] https://github.com/sprenkle/VectorCards
[22] https://www.heise.de/plus/abo
[23] https://www.anki.com
[24] https://www.heise.de/Datenschutzerklaerung-der-Heise-Medien-GmbH-Co-KG-4860.html
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