Campus Minden: Doktorarbeit leistet wichtigen Beitrag für eine bessere Zusammenarbeit von Robotern und Menschen

Minden (fhb). Ein langer Arbeitstag geht zu Ende. Sie sind auf dem Weg nach Hause. Einer heißen Dusche und dem ersehnten Abendessen steht eigentlich nichts mehr im Weg. Doch dann fällt Ihnen ein: Die Wäsche aus der Waschmaschine muss aufgehängt und die trockene Kleidung auf dem Wäscheständer in den Schrank geräumt werden. Und die Spülmaschine ist auch voll. Bevor Sie Ihren Feierabend genießen können, steht Hausarbeit an. Eine Situation, die vermutlich viele immer wieder erleben. Die Lösung wäre ein Roboter, der im Haushalt unterstützt – die Arbeit wäre schneller erledigt, der Abend gerettet.

Mehr Akzeptanz durch menschenähnliche Bewegungen

Roboter und Menschen arbeiten harmonisch miteinander im Alltag, Hand in Hand - was wie ein Ausblick in eine ferne Zukunft klingt, könnte früher als gedacht Wirklichkeit werden. Denn einen wichtigen Beitrag dazu hat Dr. Robin Rasch, frisch gebackener Doktor der Universität Bielefeld in Kooperation mit dem Campus Minden der Fachhochschule (FH) Bielefeld geleistet. Der 31-Jährige entwickelte in seiner Dissertation Bewegungsmodelle für Roboter, die den menschlichen Bewegungen ähneln: „Ich habe bereits in meiner Masterarbeit am Campus Minden die Übergabe von Gegenständen zwischen Robotern untersucht“, erklärt der promovierte Informatiker. „Als in einem FH-Forschungsprojekt dann die Interaktion zwischen Roboter und Mensch betrachtet wurde, zeigte sich, dass die Bewegungen der Roboterarme zu mechanisch und unnatürlich wirken. Bei den interagierenden Menschen entsteht dadurch ein Unsicherheitsgefühl, was eine Zusammenarbeit behindert.“

Die Idee für die Doktorarbeit war geboren. Das Ziel: menschenähnliche Bewegungen und Verhaltensweisen modellieren und in unterschiedlichen Robotersystemen technisch implementieren, um eine Kollaboration und nicht nur Koexistenz von Robotern und Menschen zu ermöglichen. Rasch: „Im Idealfall soll den Menschen gar nicht auffallen, dass es ein Roboter ist, der ihnen etwas überreicht oder der sich neben ihnen bewegt.“ Klingt einfach, ist es aber nicht!

Analyse menschlicher Bewegungen

Zerbrechlich, weich, spitz oder hart – jedes Objekt erfordert eine andere Bewegungsabfolge bei der Übergabe an eine andere Person. Im ersten Schritt analysierte der Robotik-Experte in mehreren Studien mit einem Spezialprogramm die menschlichen Bewegungsmerkmale bei der Übergabe verschiedener Gegenstände. Das Programm zeigte ihm dabei genau, wie sich die einzelnen Gelenke in den unterschiedlichen Situationen verhalten. Auf Grundlage dieser Informationen entwickelte er Bewegungsmodelle, implementierte sie in verschiedenen Robotern und evaluierte, ob sich die Benutzerinnen und Benutzer bei der Objektübergabe des Roboters sicherer fühlen. Das Ergebnis: „Es gibt markante Gesten in der menschlichen Bewegung, wie zum Beispiel die zusätzliche Flexion des Ellenbogens, die einen Roboter, sobald sie implementiert werden, deutlich menschenähnlicher wirken lassen und die das Sicherheitsgefühl des Benutzers oftmals steigern“, so Robin Rasch.

Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten

Für seine Dissertation arbeitete der 31-jährige Forscher überwiegend mit dem humanoiden Roboter „Pepper“, aber auch der Industrieroboterarm „Panda“ war Teil seiner Forschung. Rasch: „Es war mir wichtig, dass sich meine Forschung nicht nur auf Roboter im Privathaushalt, sondern auch in der Industrie oder auf lange Sicht zum Beispiel in der Pflege anwenden lässt. Vor allem die ältere Generation hat oftmals Hemmungen gegenüber technischen Geräten. Aber gerade für nicht-technikaffine Menschen können Roboter eine große Unterstützung darstellen. Agieren die Roboter menschenähnlicher, lassen sich Ängste schneller abbauen.“

Vom Alltag, über Automatisierung bis hin zur Industrie - die Möglichkeiten für künftige Roboter-Mensch-Interaktionen sind vielfältig und somit auch die Anwendungsmöglichkeiten von Raschs Forschung. „Dr. Robin Rasch hat einen wichtigen Beitrag dazu geleistet, eine positive, Sicherheit gebende Roboter-Mensch-Interaktionen zu ermöglichen und ihre Akzeptanz zu steigern“, so Prof. Dr. Matthias König, Betreuer der Doktorarbeit von Seiten der FH Bielefeld und Professor für Embedded Software Engineering in Minden. „Doch nicht nur das – auch die Informatikstudierenden des Campus Minden profitieren von seiner Forschungsarbeit. So integrieren wir die gewonnenen Erkenntnisse beispielsweise in die Lehre und stellen die programmierten Roboter für Studienprojekte zur Verfügung. Der nächsten Generation von Robotik-Expertinnen und -Experten können wir auf diese Weise eine ausgezeichnete Lernumgebung bieten.“  

Bis Roboter wie Pepper in Privathaushalten die Kaffeetasse morgens an das Bett reichen werden, steht zwar noch ein längerer Weg bevor, jedoch haben die Forschungen von Dr. Robin Rasch diese Zukunftsvision ein ganzes Stück näher rücken lassen.