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Hochschule der Medien

Unabhängiges Leben im Alter

Ferngesteuerte Hilfe über den Roboter

Teilautonome Serviceroboter, die von professionellen Helfern in externen Callcentern überwacht und gesteuert werden, können schon in naher Zukunft ältere und hilfebedürftige Menschen im Haushalt unterstützen und ihnen so länger ein eigenständiges Leben in vertrauter Umgebung ermöglichen. Daran forschen das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und die Hochschule der Medien (HdM) im Rahmen eines EU-Projektes.

Zur Detailansicht HdM-Forscher Prof. Dr. Michael Burmester

HdM-Forscher Prof. Dr. Michael Burmester

Zur Detailansicht Der Serviceroboter kann greifen

Der Serviceroboter kann greifen

Zur Detailansicht Die "Schaltzentrale" für die Steuerung

Die "Schaltzentrale" für die Steuerung

Zur Detailansicht Mehrere Partner forschen zum unabhängigen Leben im Alter

Mehrere Partner forschen zum unabhängigen Leben im Alter

Zur Detailansicht Der Roboter in der Modellwohnung

Der Roboter in der Modellwohnung

Dreidimensionale Umgebungserfassung ist dabei ein Schlüssel zur einfachen und intuitiven Bedienung solcher Serviceroboter durch die externen Helfer. Das ergab eine umfangreiche Testreihe am Fraunhofer IPA zur Praxistauglichkeit neuer Benutzerschnittstellen für Serviceroboter.

Machbar: teilautonome Lösungen

Vollautonome Assistenzroboter, die dem Menschen komplexe Haushaltstätigkeiten abnehmen und dafür etwa selbstständig Gegenstände greifen und manipulieren, werde es in absehbarer Zukunft nicht geben - zu komplex sind die Aufgaben und zu groß ist die Zahl der möglichen Ausnahmesituationen, die einer hundertprozentig robusten Lösung im Wege stehen, erläutert Georg Arbeiter, Projektleiter Umgebungsmodellierung in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA. Machbar und realistisch sind dagegen teilautonome Lösungen, bei denen der Serviceroboter - ausgestattet mit entsprechenden Sensoren zur Umgebungserfassung - den älteren Menschen unterstützt und ein Teleoperator von außen eingreifen kann, wenn der Roboter eine schwierige Situationen selbst nicht mehr klären kann: In der ersten Stufe kann das durchaus auch ein Familienmitglied sein, das über die Kommunikationsschnittstelle des Assistenzroboters zugeschaltet wird, um beispielsweise verlegte Gegenstände zu suchen. Bei komplexeren Problemen kann ein professioneller Helfer aus einem externen Servicecenter eingreifen, um die Situation selbst zu lösen, etwa indem er den Arm des Roboters fernsteuert, um so einen Gegenstand sicher aufzunehmen.

Elf Partner im EU-Projekt

57 Testpersonen im Alter von 25 bis 48 Jahren haben vom 4. bis 14. März die Benutzerschnittstelle für Callcenter-Mitarbeiter getestet. Die Probanden waren keine Roboterspezialisten, sondern nach Alter und Qualifikation so ausgesucht, dass sie dem erwartbaren Berufsprofil entsprachen, um belastbare Ergebnisse zu erzielen. Die Forscher von HdM und Fraunhofer IPA hatten ein realistisches Szenario aufgebaut, bei dem die Probanden den zu überwachenden Raum weder vorher gesehen hatten noch "live" einsehen konnten. Mit Hilfe einer 3D-Brille und geeigneter Eingabegeräte wie einer "6D-Maus" waren unterschiedliche Navigations- und Manipulationsaufgaben zu lösen, etwa das Ausweichen von Hindernissen im Raum oder das Greifen von Haushaltsgegenständen. Die Ergebnisse der Versuchsreihe dienen der Fortentwicklung des EU-Projekts "SRS - Multi-Role Shadow Robotic System for Independent Living". Daran sind dem Fraunhofer IPA, der HdM Stuttgart und der Technischen Universität Brno (Tschechien) neun weitere wissenschaftliche Projektpartner aus zahlreichen europäischen Ländern beteiligt.

"Nutzer kommen gut zurecht"

„Die Auswertung der umfangreichen objektiven Daten, wie etwa Aufgabenbearbeitungszeiten und Roboterpfadlängen, sowie subjektiver Eindrücke der Untersuchungsteilnehmer, die durch eine Reihe von Fragebogenverfahren erhoben wurden, wird uns nun die nächsten Monate in Anspruch nehmen", schätzt Marcus Mast, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Hochschule der Medien. „Aus den Beobachtungen der Versuchspersonen während der Tests lässt sich jedoch erkennen, dass die Nutzer mit den Navigationsaufgaben insgesamt gut zurecht kommen. Es zeigen sich tendenziell Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit und Geschwindigkeit bei den 3D-Darstellungen gegenüber der reinen 2D-Präsentation", führt Mast weiter aus.

Bei den Navigationstests wurde nicht nur die zweidimensionale gegenüber der 3D-Darstellung evaluiert, sondern auch verschiedene Verfahren der 3D-Umgebungserfassung und ihre Eignung für unterschiedliche Aufgaben. Während die Darstellung über eine Punkte- oder Gitterkarte sehr genaue Lagebilder ergibt, aber vergleichsweise hohe Datenmengen verarbeiten muss, liefert die 3D-Geometriekarte, die Objekte nach geometrischen Grundformen erfasst und in ein Ebenenmodell einsortiert, kompakte und zuverlässige Darstellungen mit raschen Übergängen. 2D-Systeme, die lediglich den Raumgrundriss abbilden, sind dagegen zu fehleranfällig, da sie viele Navigationshindernisse wie beispielsweise überhängende Gegenstände nicht abbilden.

3D-Benutzerstelle hilft beim Bewältigen der Aufgaben

Praxisnahe und komplexe Manipulationsaufgaben, etwa das Greifen von Objekten, die schräg auf anderen liegen, konnten dank des Einsatzes eigens entwickelter, innovativer Bildgebungsverfahren ebenfalls gut gelöst werden. „Auch hier ließ sich eine Tendenz bei den Versuchspersonen beobachten. Mit der 3D-Benutzerschnittstelle kann der Anwender die Aufgaben schnell und mit wenigen Perspektivenwechseln bewältigen. Besonders durch den Einsatz einer stereoskopischen Darstellung mit 3D-Monitor und Shutterbrille scheint das korrekte Positionieren des Greifwerkzeugs des Roboters präziser und sicherer zu sein als mit einem herkömmlichen Monitor", resümiert Professor Michael Burmester, Verantwortlicher für die Arbeiten der HdM im SRS-Projekt, die ersten Eindrücke der zehntägigen Testreihe.

VERÖFFENTLICHT AM

20. März 2013

KONTAKT

Prof. Dr. Michael Burmester

Informationsdesign

Telefon: 0711 8923-3101

E-Mail: burmester@hdm-stuttgart.de

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