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01.10.2018 | Robotik | Im Fokus | Onlineartikel

Perspektiven der Mensch-Roboter-Interaktion

Autor:
Dieter Beste

Damit Assistenzroboter etwa heißen Tee sicher überreichen können, entwickeln Forscher vielerorts neue Interaktionsstrategien und -systeme für die Mensch-Roboter-Interaktion. Um deren Tücken zu überwinden, müssen unterschiedliche Disziplinen eng zusammenarbeiten.


Damit Assistenzroboter künftig bei der Bewältigung des Alltags behilflich sein und Lebensqualität fördern können, müssen sie "intelligent" genug sein, um menschliche Kommunikation und Verhalten in einer größtmöglichen Bandbreite alltäglicher Situationen korrekt interpretieren sowie darauf angemessen reagieren zu können. Roboter sollen künftig also nicht nur passiv auf Befehle des Menschen warten, sondern im Sinne eines Dialogpartners auch den aktiven Part übernehmen können. Insbesondere dann, wenn motorische oder kognitive Fähigkeiten der Menschen eingeschränkt sind, ist ein sicherer Umgang von besonderer Bedeutung. Sonst kann beispielsweise die Übergabe einer heißen Tasse Tee schnell zur Gefahr für den Menschen werden.

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Die Entwicklung von Strategien und Systemen der Mensch-Maschine-Interaktion, die Roboter dazu befähigen, als umsichtige und dialogfähige Interaktionspartner fungieren zu können, ist deshalb Ziel eines Forschungsverbundes, der in den kommenden drei Jahren von der Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement der Technischen Universität Chemnitz geleitet wird. Neben der TU Chemnitz, an der auch die Professur Privatrecht und Recht des geistigen Eigentums am Projekt beteiligt ist, wirken das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz, die FusionSystems GmbH sowie die SIKOM Software GmbH in dem Projekt mit.

Sichere Übergabe von gefährlichen Objekten

"Besonderer Bedeutung hat dabei die sichere Übergabe von Objekten, die sichtbar oder unsichtbar gefährlich sind", sagt Frank Dittrich, Clusterleiter an der Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement. Das Übergeben von Gegenständen sei eingebettet in eine Interaktionsbeziehung zwischen mehreren Akteuren und werde bestimmt durch Gestik, Mimik und Bewegung. "Wir verfolgen deshalb einen Lösungsansatz, der Intensionserkennung aus Bewegungen des Menschen erkennbar macht und eine multimodale, also über mehrere Kommunikationskanäle gesteuerte, Interaktion zwischen Mensch und Roboter ermöglicht", fügt Dittrich hinzu. So sollen Sensorsysteme zur Bewegungs- und Gestenerkennung der Robotik-Abteilung des Fraunhofer IWU und der FusionSystems GmbH zum Einsatz kommen und eine situative Sprachsteuerung durch die SIKOM Software GmbH entwickelt werden.

Taktiles Internet

Auch am Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion (CeTI) der TU Dresden verfolgen Forscher das Ziel, die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine auf eine neue Stufe zu heben. So sollen Menschen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten automatisierten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. Im Exzellenzcluster CeTI haben sich Wissenschaftler der TU Dresden aus den Fachgebieten Elektro- und Kommunikationstechnik, Informatik, Psychologie, Neurowissenschaften und Medizin mit Forschern der TU München, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und der Fraunhofer-Gesellschaft sowie internationalen Wissenschaftseinrichtungen zusammengefunden. Interdisziplinär wollen sie Schlüsselbereiche der menschlichen Kontrolle in der Mensch-Maschine-Kooperation, im Soft- und Hardware-Design, bei Sensor- und Aktuatortechnologien sowie bei den Kommunikationsnetzen erforschen und Grundlagen für neuartige Anwendungen in der Medizin, der Industrie (Industrie 4.0, Co-working) und dem Internet der Kompetenzen (Bildung, Rehabilitation) liefern.

"Nachdem das Internet unseren Zugang zu Informationen grundlegend verändert hat, wird im nächsten Schritt das taktile Internet mehr Menschen befähigen, gleichberechtigt am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen und sich Fähigkeiten anzueignen – unabhängig von Alter, körperlichen Einschränkungen, kulturellem Hintergrund etc. Wesentlich dafür ist die funktionierende Interaktion von Mensch und Maschine", sagt Frank Fitzek, Sprecher des Exzellenzclusters.

Mitgefühl für einen Roboter

Umgekehrt: Kümmern sich Menschen um einen Roboter, wenn die Maschine nach Hilfe fragt? Dieser Frage gingen Wissenschaftler der Hochschule Coburg nach und stellten ihre Ergebnisse kürzlich auf dem IEEE-Symposium of Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN) in Nanjing, China, vor: Um die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern zu verbessern, spricht demnach Vieles dafür, eine zusätzliche Bindungsphase zwischen Mensch und Maschine einzuplanen.

Roboterprototypen werden heutzutage eher funktional gestaltet, anstatt Aspekte der Akzeptanz des Gesamtsystems zu berücksichtigen. Auf lange Sicht wird hierdurch verhindert, dass humanoide Roboter Einzug in das alltägliche Leben finden." Sebastian Feldmann: Entwicklung des seilgetriebenen, humanoiden Roboterprototyps HUMECH - Eine Verifizierung von Aspekten der nonverbalen Kommunikation, Seite 7.

Um zu untersuchen, welche Faktoren beeinflussen, ob sich Menschen sozial gegenüber Robotern verhalten, legte die Forschergruppe um Kolja Kühnlenz und Barbara Kühnlenz ihrer Studie diesen Plot zugrunde: Ein Roboter arbeitet als Aushilfe in einem Supermarkt. Er bittet die Kunden des Geschäfts um Hilfe. Sie sollen ihm die Namen von verschiedenen Produkten nennen, die er zum Üben brauche. Der in der Studie verwendete Roboter Nao ist ein humanoider Roboter, der dem Erscheinungsbild des Menschen nachempfunden ist. Er hat Arme, Beine und ein Gesicht. Allerdings kann er keine menschliche Mimik nachahmen.

Hilfsbereitschaft steigt mit der Sympathie

Mit zwei unterschiedlichen Verhaltensweisen von Nao haben die Forscher menschliche Hilfsbereitschaft getestet. Einmal hat sich der Roboter dem Menschen emotional angepasst, beim anderen Mal hat er sich neutral verhalten. Emotional angepasst bedeute, dass Nao den Probanden vermittele, er könne ihre Gefühle verstehen, so die Forscher. Zum Beispiel fragt er, wie sich der Mensch momentan fühlt, um dann mit entsprechender Wortwahl zu antworten, dass es ihm genauso gehe.

Das Ergebnis: Passt sich der Roboter dem Menschen emotional an, ist dieser auch eher bereit, ihm zu helfen. Außerdem sprachen die Probanden dem Roboter dann menschliche Eigenschaften zu und empfanden ihm gegenüber Empathie. Gemessen haben die Wissenschaftler diese signifikante Zunahme der Hilfsbereitschaft anhand der Anzahl der Objekte, die die Probanden dem Roboter nannten. Und: Obwohl er seine Bitte nicht durch menschliche Mimik unterstreichen konnte, kamen die Probanden dem Roboter zur Hilfe. Allerdings spielt es eine Rolle, ob sie vorher bereits Kontakt zu Robotern hatten. Wer mit Robotern vorher nichts zu tun hatte, verhielt sich deutlich zurückhaltender.

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