Mensch-Roboter-Interaktion am UR12e – Tic-Tac-Toe als interaktive Demo

Juni 2026 Bachelorarbeit, Projektarbeit

UR-Roboterarm beim Spiel gegen den Menschen — Tic-Tac-Toe heute, Schach als Ausblick

Zusammenfassung

Am TTZ Nürnberger Land steht ein UR12e-Roboterarm von Universal Robots zur Verfügung, der sich hervorragend für die Erforschung und Demonstration von Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) eignet. Ziel dieser Projektarbeit ist es, mit diesem bestehenden Roboterarm eine spielbasierte Interaktion zu realisieren, bei der Mensch und Roboter gegeneinander Tic-Tac-Toe spielen.

Der Roboter soll dabei den Spielzustand über eine Kamera erfassen, den nächsten Zug berechnen und seine Spielsteine eigenständig und sicher auf dem Spielfeld platzieren. Im Vordergrund steht eine robuste und für Laien intuitive Interaktion: Besucherinnen und Besucher sollen ohne Vorkenntnisse gegen den Arm antreten können. Die fertige Demo wird anschließend genutzt, um das Thema Robotik bei Familienfesten, Tagen der offenen Tür oder bei Besuchergruppen anschaulich und greifbar zu präsentieren.

Auf der Softwareseite sind die Bildverarbeitung zur Erkennung des Spielfeldes und der Spielsteine, eine einfache Spiellogik (z. B. Minimax) sowie die Ansteuerung des UR12e über die vorhandenen Schnittstellen (z. B. ROS oder URScript) zu implementieren. Besonderes Augenmerk gilt der funktionalen Sicherheit im kollaborativen Betrieb, damit ein gefahrloses Spielen direkt neben dem Menschen möglich ist.

Läuft die Demo überzeugend, kann das System konzeptionell auf anspruchsvollere Spiele wie Schach erweitert werden — mit komplexerer Wahrnehmung, Greifaufgaben und Spiellogik. Die Arbeit eignet sich damit auch als Grundlage für aufbauende Folgeprojekte.

Typ

Abschlussarbeit

Publikation

Projekt- oder Bachelorarbeit, TH Nürnberg — TTZ Nürnberger Land

Motivation

Kollaborative Roboterarme wie der UR12e machen Robotik unmittelbar erlebbar — besonders dann, wenn Menschen direkt mit ihnen interagieren können. Ein Spiel wie Tic-Tac-Toe ist dafür ideal: Die Regeln kennt jeder, der Spielausgang ist nachvollziehbar, und der Roboter zeigt Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und präzise Bewegung in einem einzigen, anschaulichen Ablauf.

Am TTZ Nürnberger Land soll auf dieser Basis ein Demonstrator entstehen, der das Thema Robotik für ein breites Publikum greifbar macht — bei Familienfesten, Tagen der offenen Tür und Besuchergruppen. Gleichzeitig dient das Projekt als Plattform, um Konzepte der sicheren Mensch-Roboter-Interaktion praktisch zu erproben.

Arbeitspakete

Wahrnehmung

Kamerabasierte Erkennung des Spielfeldes und der gesetzten Spielsteine
Kalibrierung zwischen Kamera- und Roboterkoordinatensystem (Hand-Auge-Kalibrierung)

Spiellogik

Implementierung der Tic-Tac-Toe-Logik (z. B. Minimax) zur Zugberechnung
Erkennung von Spielende, Sieg, Niederlage und Unentschieden

Roboteransteuerung

Ansteuerung des UR12e über vorhandene Schnittstellen (ROS oder URScript)
Greifen und sicheres Platzieren der Spielsteine
Funktionale Sicherheit im kollaborativen Betrieb (Kraft-/Geschwindigkeitsbegrenzung)

Interaktion & Demo

Intuitive, für Laien verständliche Spielführung und Nutzerführung
Robustheitstests und Aufbereitung als vorführbare Demo
Optionaler Ausblick: konzeptionelle Erweiterung auf Schach

Voraussetzungen

Programmierkenntnisse in Python und/oder C++
Idealerweise erste Berührungspunkte zur Robotik
Interesse an Bildverarbeitung, Spiellogik und Mensch-Roboter-Interaktion
Freude an praktischer Arbeit mit realer Roboterhardware

Das Thema wird als Projekt- oder Bachelorarbeit ausgeschrieben und kann bei guter Eignung als Grundlage für aufbauende Arbeiten (z. B. Erweiterung auf Schach) dienen.

Betreuung

Rolle	Name	E-Mail
Betreuer	Prof. Dr. Christian Pfitzner	christian.pfitzner@th-nuernberg.de
Co-Betreuer	M. Sc. Patrick Fußy	patrick.fussy@th-nuernberg.de

Ort: TTZ Nürnberger Land / TH Nürnberg Georg Simon Ohm

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