Mensch-Roboter-Interaktion Sensible Roboter für die menschliche Interaktion

Damit Serviceroboter besser mit Menschen interagieren können, sollen sie lernen, sensibel auf ihr Gegenüber zu reagieren. Mithilfe von Gesten, Dialogen und einer aufmerksamen Software tüfteln Forscher am Roboter von Morgen.

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Uns fällt es nicht schwer, einer Person einen Gegenstand zu reichen oder entgegenzunehmen, im Gegenteil – es ist eine der natürlichsten und einfachsten Handlungen. Und doch ist das für Roboter eine fast unmögliche Aufgabe. Denn die Kunst liegt nicht darin, den Gegenstand zu greifen, sondern in der Interaktion mit dem Menschen: Wohin schaut er gerade? Ist er ansprechbar? Wir nehmen diese Signale unterbewusst wahr, ein Roboter aber muss das erst lernen. Daran arbeiten aktuell Forscher im Rahmen des Projekts „Aufmerksamkeits-Sensitiver Assistenz-Roboter“, oder kurz „Asarob“.

Roboter sollen das Gegenüber verstehen

Interagieren Roboter etwa im Haushalt oder der Pflege mit Menschen, müssen sie über grundlegende sensible Eigenschaften verfügen. „Dafür reicht es nicht, dass der Roboter, zum Beispiel per Kamera, den Gegenstand selbst wahrnimmt“, erläutert Sebastian Robert, der am Fraunhofer IOSB für die Gesamtleitung des Projekts zuständig ist. „Um sich zwischenmenschlich kompatibel zu verhalten, muss der Roboter auch erkennen, worauf sein menschliches Gegenüber gerade die Aufmerksamkeit richtet, und verstehen, welche Absichten er verfolgt“, sagt der Projektleiter.

Das konkrete Projektziel ist es, die Steuerungssoftware mobiler Roboter so zu erweitern, dass diese den Aufmerksamkeitszustand ihres Gegenübers erfassen und bei Bedarf durch entsprechende Aktionen auch beeinflussen können. Als Testsystem für die exemplarische Umsetzung dieser Fähigkeiten dient der vom Fraunhofer IPA und der Unity Robotics GmbH entwickelte Care-O-bot 4. Der mobile Assistenzroboter ist speziell für die Interaktion mit Menschen in Alltagsumgebungen geeignet und kann aufgrund seines modularen Aufbaus (z. B. Ausstattung mit oder ohne Roboterarme) einfach an unterschiedliche Aufgaben angepasst werden.

Roboter soll mit Gesten auf sich aufmerksam machen

Die Forscher am Fraunhofer IPA beschäftigen sich unter anderem damit, Umgebungsinformationen zu erfassen, die für die Analyse des aktuellen Nutzerverhaltens relevant sind. Der Care-O-bot 4 soll also zum Beispiel Gegenstände erkennen, mit denen der Nutzer gerade interagiert oder als nächstes interagieren könnte. Diese Informationen soll er im Folgenden nutzen, um entsprechende Unterstützung anzubieten. Dabei sollen die Arme des Roboters nicht allein dazu dienen, Gegenstände zu reichen. Die Forscher wollen untersuchen, inwiefern mithilfe der Arme etwa die Aufmerksamkeit des Menschen erregt werden kann.

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Um herauszufinden, ob die Einschätzung des Aufmerksamkeitszustands durch den Roboter den Tatsachen entspricht, werden in Nutzerstudien Biosignale aufgezeichnet und ausgewertet. So können die Forscher den realen Aufmerksamkeitszustand mit der berechneten Einschätzung abgleichen. Für diesen Part des Projekts ist das Cognitive Systems Lab CSL der Universität Bremen verantwortlich.

Praxistests in geriatrischen Zentren

Nach der Aufmerksamkeitsschätzung folgt die Umsetzung in passendes Verhalten. Auch das ist Teil des Projekts: Der Roboter soll am Ende in der Lage sein, intuitiv mit Menschen zu interagieren und insbesondere auch auf ältere Menschen zugehen und diese im Alltag unterstützen. Dazu gehört neben Gesten auch die sprachliche Kommunikation in Form von Dialogen. Diese Fähigkeit wird die Semvox GmbH beisteuern. Das geriatrische Zentrum in Karlsruhe-Rüppurr und das geriatrische Netzwerk in Leipzig sind als potenzielle Nutzer des Roboters am Projekt beteiligt. In deren Einrichtungen sollen relevante Anforderungen an die Technik identifiziert, der Roboter praxisnah bei der Personenführung sowie beim Anreichen von Interaktionsmedien an die Bewohner erprobt und seine Fähigkeit zum Umgang mit Senioren evaluiert werden.

Die Bedürfnisse potenzieller Anwender und die aufgeworfenen ethischen, rechtlichen und sozialen Aspekte werden vom Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW erforscht. Die Fraunhofer-Ökonomen sollen frühzeitig eine Marktorientierung sicherstellen und nehmen wirtschaftliche Aspekte im Projekt unter die Lupe.

Das Forschungsprojekt ist auf drei Jahre angelegt und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit rund zwei Millionen Euro gefördert.

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