Kategorie: Mensch-Roboter-Interaktion

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Mimik der Robotergesichter

Forscher der Universität Osaka in Japan haben jetzt den Grundstein dafür gelegt, dass Robotergesichtern eine Mimik zuteil werden kann, die von der des Menschen kaum noch zu unterscheiden ist. Das wäre vor allem für Service- und Pflegeroboter wichtig, bei denen es darauf ankommt, dass sie mit ihren Klienten ein Vertrauensverhältnis aufbauen können. Die Experten haben am Gesicht einer Person 125 Tracking-Marker platziert, um selbst die sparsamsten Bewegungen der Muskeln bei 44 verschiedenen Gesichtsausdrücken zu dokumentieren wie das Blinzeln oder das Anheben der Mundwinkel.

Einfache Bewegungen komplex

Jeder Gesichtsausdruck resultiert aus einer Vielzahl lokaler Verformungen, da die Muskeln die Haut dehnen oder straffen. Selbst die einfachsten Bewegungen können überraschend komplex sein. Dass menschliche Gesicht enthält eine Ansammlung verschiedener Gewebetypen unter der Haut, von Muskelfasern bis hin zu Fett, die alle zusammenarbeiten, um das aktuelle Befinden zu vermitteln. Dazu gehört alles von einem breiten Lächeln bis hin zu einem Anheben der Augenbrauen.

Diese Vielfalt macht die Mimik so subtil und nuanciert, was es wiederum schwierig gestaltet, sie künstlich zu reproduzieren, so die Forscher. Bisher beruhte dies auf viel einfacheren Messungen der gesamten Gesichtsform und der Bewegung ausgewählter Punkte auf der Haut vor und nach Bewegungen. „Unsere Gesichter sind uns so vertraut, dass wir die feinen Details nicht wahrnehmen. Aber aus technischer Sicht sind sie erstaunliche Informationsanzeigegeräte. Anhand der Gesichtsausdrücke von Menschen können wir erkennen, ob sich hinter einem Lächeln Traurigkeit verbirgt oder ob jemand müde oder nervös ist“, so Forscher Hisashi Ishihara.

Auch für medizinische Diagnostik

Die gesammelten Infos helfen den Forschern, künstliche Gesichter menschenähnlicher zu machen – ob es sich um Bildschirmdarstellungen handelt oder dreidimensionale Robotergesichter. „Unsere Deformationsanalyse erklärt, wie aus einfachen Gesichtsbewegungen anspruchsvolle Ausdrücke entstehen,“ so Mechanik-Professor Akihiro Nakatani. Sie könnte auch die Gesichtserkennung oder medizinische Diagnosen verbessern, indem Anomalien der Gesichtsbewegungen analysiert werden, die auf bestimmte Krankheiten hindeuten. Bisher ist dazu die Erfahrung eines Arztes nötig.

Quelle: www.pressetext.com
(pte002/10.11.2023/06:05)

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Was ist ein Cobot?

Ein Cobot ist ein kollaborativer Roboter, der speziell dafür entwickelt wurde, sicher und effektiv mit Menschen zusammenzuarbeiten.
Im Gegensatz zu traditionellen Industrierobotern, die typischerweise in abgesperrten Bereichen arbeiten und von Menschen ferngehalten werden müssen, können Cobots sicher in der Nähe von Menschen arbeiten, ohne dass dabei ein Risiko für Verletzungen besteht.

Cobots sind mit fortschrittlichen Sensoren und Technologien ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, ihre Umgebung und die Bewegungen von Menschen in der Nähe zu erkennen. Sie können auch programmiert werden, um bestimmte Aufgaben auszuführen, wie z.B. die Montage von Teilen, die Verpackung von Produkten oder die Durchführung von Inspektionsaufgaben. Da Cobots in der Lage sind, gemeinsam mit Menschen zu arbeiten, können sie die Effizienz und Produktivität in vielen industriellen Anwendungen steigern und gleichzeitig das Risiko von Verletzungen oder Unfällen verringern (Stangl, 2023).

Dazu einige Horrormeldungen aus den Medien:

Ein Industrie-Roboter in Südkorea hat einen Techniker zu Tode gequetscht. Der Roboter war dazu entworfen worden, Kisten mit Paprikaschoten zu greifen und sie auf eine Palette zu legen. Als der etwa 40 Jahre alte Mitarbeiter einer Robotik-Firma gerade dabei war, die Sensoren des Roboters zu kontrollieren, schnappte dieser sich den Techniker, stieß ihn mit dem Oberkörper gegen das Fließband und zerdrückte dabei Brust und Gesicht. Der Mann wurde ins Krankenhaus gebracht, erlag dort aber seinen schweren Verletzungen.
Im Volkswagenwerk Baunatal war ein 22-Jährige bei einer Produktionslinie der Elektromotorenfertigung mit dem Einrichten eines Roboters beschäftigt, als dieser ihn erfasste und gegen eine Metallplatte drückte. Der Mitarbeiter erlitt schwere Quetschungen im Brustbereich, wurde zwar wiederbelebt, starb aber später im Krankenhaus.

Literatur

Stangl, B. (2023, 23. Februar). Cobot . roboter lexikon.
https:// roboter.stangl.wien/cobot/

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Weiche Sensoren in der Robotik

Weiche Sensoren, die zwischen Scher- und Normalkraft unterscheiden können, könnten Maschinen die Feinsteuerung ermöglichen, die für eine sichere und effektive physische Interaktion mit Menschen erforderlich ist. Die Entwicklung von solchen Sensoren in Verbindung mit künstlicher Intelligenz steigert die Fähigkeiten von Robotern und macht sie lebendiger, was neue Möglichkeiten für die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern eröffnet. Dies ist wichtig, damit die Roboter intelligenter entscheiden können, welche Sensoren sie verwenden und wie sie auf verschiedene Situationen reagieren sollen. Da die Sensoren immer hautähnlicher werden und auch Temperatur und sogar Schäden erkennen können, müssen Roboter intelligenter entscheiden, auf welche Sensoren sie achten und wie sie reagieren sollen. Die Entwicklung von Sensoren und künstlicher Intelligenz muss daher Hand in Hand gehen.

Sarwar et al. (2023) haben einen kapazitiver Sensor entwickelt, der aus gemustertem Elastomer besteht und sowohl feste als auch gleitende Säulen enthält, die es dem Sensor ermöglichen, sich zu verformen und zu wölben, ähnlich wie die Haut selbst. Der Sensor unterscheidet zwischen einer gleichzeitig wirkenden Normalkraft und einer Scherkraft, indem er die Signale von vier verformbaren Kondensatoren summiert und differenziert. Darüber hinaus kann die Nähe der Finger in einem Bereich von bis zu 15 mm erkannt werden. Die Funktionsweise wird von den Forschern an einem einfachen Greifer demonstriert, der einen Becher hält, wobei die Kombination von Merkmalen und die einfache Herstellungsmethode diesen Sensor zu einem Kandidaten für die Implementierung als Sensorhaut für humanoide Roboteranwendungen machen.

Neue Sensoren können auf der Oberfläche einer Prothese oder eines Roboterglieds angebracht werden und ermöglicht es diesen, Berührungen wahrzunehmen und Aufgaben auszuführen, die bisher für Maschinen äußerst schwierig waren, wie etwa das Aufheben einer weichen Frucht. Darüber hinaus haben neue Sensoren eine weiche Textur, die sie wie menschliche Haut aussehen lässt, was eine sicherere und natürlichere Interaktion mit Menschen ermöglicht. Dadurch kann ein Prothesen- oder Roboterarm auf taktile Reize mit Geschicklichkeit und Präzision reagieren. also etwa zerbrechliche Gegenstände wie ein Ei oder ein Glas Wasser halten, ohne sie zu zerdrücken oder fallen zu lassen. Der Kern solcher Sensoren besteht aus Silikonkautschuk, einem Material, das in der Filmindustrie häufig zur Erzeugung spezieller Hauteffekte verwendet wird. Das einzigartige Design dieser Sensoren verleiht ihnen die Fähigkeit, sich zu biegen und zu falten, ähnlich wie die menschliche Haut. Solche Sensoren nutzen schwache elektrische Felder zur Erkennung von Objekten, auch aus größerer Entfernung, und ermöglicht es Robotern, sicher mit Menschen zu interagieren.

Literatur

Sarwar, Mirza S., Ishizaki, Ryusuke, Morton, Kieran, Preston, Claire, Nguyen, Tan, Fan, Xu, Dupont, Bertille, Hogarth, Leanna, Yoshiike, Takahide, Qiu, Ruixin, Wu, Yiting, Mirabbasi, Shahriar, Madden & John D. W. (2023). Touch, press and stroke: a soft capacitive sensor skin. Scientific Reports, 13, doi:10.1038/s41598-023-43714-6.
https://gagadget.com/de/science/342373-durchbruch-in-der-robotik-wissenschaftler-haben-zusammen-mit-honda-einen-sensor-entwickelt-der-der-menschlichen-h/ (23-10-29)

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Der Roboter mit dem Elefantenrüssel

Von Elefantenrüsseln inspiriert haben Schweizer Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne einen neuen Roboter entwickelt, der künftig im Gesundheitswesen zum Einsatz kommen soll. Ziel ist es, Roboter näher an die Menschen heranzuführen, da dieser weiche Roboterarm eine Zukunft verkörpert, in der Maschinen die Bedürfnisse der Menschen besser unterstützen, ergänzen und verstehen als je zuvor. Der Kern der Entwicklung liegt in der neuartigen Architektur des Roboterarms, und zwar hat man eine spiralartige Struktur, einen sogenannten Helikoiden, modifiziert, indem man Teile davon abgeschnitten hat, was es ermöglicht, genau zu steuern, wie flexibel oder steif die Spirale in verschiedenen Richtungen wird.

Quelle

https://www.blick.ch/wirtschaft/fuer-einsatz-im-gesundheitswesen-schweizer-forscher-entwickeln-elefantenruessel-roboter-id19080904.html (23-10-27)

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Pepper als Entertainer

Pepper ist ein humanoider Roboter, der von den französischen Unternehmen Aldebaran Robotics und SoftBank Robotics entwickelt wurde,  ist etwa 1,20 Meter groß und 28 Kilogramm schwer und hat einen freundlichen und einladenden Gesichtsausdruck. Pepper ist darauf programmiert, Menschen und deren Mimik und Gestik zu analysieren und auf diese Emotionszustände entsprechend zu reagieren, d. h., er kann auf Fragen antworten, Gespräche führen und sogar Emotionen ausdrücken. Pepper wird in einer Reihe von Branchen eingesetzt, darunter Einzelhandel, Gesundheitswesen und Bildung, also etwa in Geschäften als Kundenservice-Bot, in Krankenhäusern als Begleiter für Patienten und in Schulen als Lernhelfer.

Der 2014 entwickelte erste humanoide Roboter Pepper ist ein Robotik-System, das vor allem Pflegekräfte bei ihrer Arbeit unterstützen soll. Er spricht mit seinen großen Kulleraugen das Kindchenschema an. Pepper wird vor allem eingesetzt, um Bewohner oder Patienten zu unterhalten, ihnen Gesellschaft zu leisten oder einfache Aufgaben zu übernehmen, wie Aufklärung oder das Erinnern an die Medikamenteneinnahme.  Pepper erkennt mit seinen Fähigkeiten Emotionen und reagiert durch Anpassung seiner Gestik, Mimik und Sprache.

Auch wenn Pepper schon eher an den goldenen C-3PO erinnert, geht es auch bei seinem Einsatz nicht darum, dass KI eigenständig denkt und handelt, sondern um die Frage, ob und wie Robotik die Pflege unterstützen kann. Mit dem Tablet auf der Vorderseite des Roboters kann das Gegenüber mit Pepper interagieren.

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SanTo – ein Gebets-Roboter

Gabriele Trovato, außerordentlicher Professor am Innovative Global Program des Shibaura Institute of Technology in Tokio, Japan, hat nach einer Pressemeldung den ersten Roboter entwickelt hat, der Gläubigen bei der Suche nach einem Bibeltext oder einem Gebet helfen soll. SanTO steht als Akronym für SANctified Theomorphic Operator und ist ein Roboter, der wie die Statue eines Heiligen in einer Nische aussieht.

Seine Rolle ist die eines Gebetsbegleiters, der aus der Bibel vorlesen, Gebete vorschlagen, Passagen zu verschiedenen Themen zitieren und die Geschichte der Heiligen des Jahres erzählen kann. Sein Design ist eine Mischung aus Technik und sakraler Kunst, die den goldenen Schnitt einbezieht und auf einem neoklassizistischen Stil basiert.

Es handelt sich um den ersten katholischen Roboter.

Die Steuerung ist so konzipiert, dass sie auch für ältere Menschen leicht verständlich ist, denn diese müssen nur die Hände des Roboters berühren, um ihn zu aktivieren, den Rest erledigt die Stimme. Um eine Frage zu stellen, gibt es eine bestimmte Zeit, nach der SanTO antwortet, und die Halo-Lichter regeln das Timing des Gesprächs.

Quelle

https://de.catholicnewsagency.com/news/14279/santo-dieser-roboter-hilft-beim-beten (23-10-22)

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Kooperation Mensch mit Roboter

Eine Studie der Hochschule Coburg zeigt, dass Menschen eine humanoide Form bei Robotern nicht immer als positiv empfinden. Untersucht wurde, welche Rolle die Vermenschlichung bei kooperativen Handbewegungen zwischen Mensch und Roboter spielt. Menschen neigen dazu, ein menschliches oder menschenähnliches Gegenüber zu imitieren, was auf die Aktivierung von Spiegelneuronen zurückzuführen ist, die beim Lernen durch Imitation eine wichtige Rolle spielen. Dies führt zu Bewegungsablenkungen bei der gemeinsamen Aufgabenbewältigung von Mensch und Roboter, so dass der Mensch aktiv gegen diese Ablenkungen arbeiten muss, was zu zusätzlichen Belastungen führt, wie in der Studie mit einem Roboterarm in menschenähnlicher Schulteraufhängung im Vergleich zur Tischaufhängung gezeigt wurde. Menschenähnlichkeit ist also nicht immer positiv zu bewerten, und der Grad der Menschenähnlichkeit muss im praktischen Einsatz von Robotern stets abgewogen werden, um eine Balance zwischen Intuitivität und Belastungsarmut zu finden.

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Humanoide Roboter auf einer Pressekonferenz

Eine Gruppe humanoider Roboter stand im Mittelpunkt einer Pressekonferenz in Genf, die von der Internationalen Fernmeldeunion der Vereinten Nationen organisiert wurde. Ziel der Pressekonferenz war es, eine Plattform zu bieten, um sowohl die Fähigkeiten als auch die Grenzen humanoider Roboter aufzuzeigen. Durch die Zusammenführung dieser menschenähnlichen Maschinen an einem Ort bot die Veranstaltung eine einzigartige Gelegenheit, ihre potenziellen Anwendungen und die Grenzen ihrer Fähigkeiten zu bewerten. Obwohl die Roboter ehrgeizige Ansprüche an ihre Führungsqualitäten stellten, bestand ihr eigentlicher Zweck darin, menschliche Bemühungen zu unterstützen, anstatt sie vollständig zu ersetzen. Ziel der Konferenz war es, eine Diskussion über die Zukunft der künstlichen Intelligenz anzuregen, indem Reportern die Möglichkeit gegeben wurde, Fragen direkt an diese menschenähnlichen Maschinen zu stellen.

Die Pressekonferenz mit dem Titel „AI for Good Global Summit“ stellte einen bedeutenden Meilenstein dar, da es sich um das erste Treffen überhaupt handelte, bei dem humanoide soziale Roboter als Hauptredner auftraten. Das Gremium bestand aus neun Robotern mit einzigartigen Zwecken und Eigenschaften. Zu den bemerkenswerten Teilnehmern gehörten Sophia, die erste Botschafterin für Roboterinnovation des Entwicklungsprogramms der Vereinten Nationen (UNDP); Grace, ein auf das Gesundheitswesen ausgerichteter Roboter; und Desdemona, ein Rockstar-Roboter. Außerdem ähnelten Geminoid und Nadine im Aussehen ihren Schöpfern auffallend.

Literatur

https://www.cryptopolitan.com/de/humanoide-roboter-auf-der-un-pressekonferenz-in-genf/ (23-07-09)

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Pflegeroboter Lio

Pflegeroboter Lio erzählt Witze und Geschichten, spielt Musik ab und gibt Wetterprognosen durch. Bei einigen Bewohnerinnen und Bewohnern eines Pflegeheims ist Lio sehr beliebt, denn die Bewohnerinnen und Bewohner laufen ihm teilweise nach, und lassen sich von ihm so zu mehr Bewegung animieren. Lio ist noch in Ausbildung und seine Fähigkeiten werden stetig erweitert, so fährt Lio von Zimmer zu Zimmer und bietet den Bewohnerinnen und Bewohnern Unterhaltung an. Auch für den Transport, etwa von Wasserflaschen, wird Lio eingesetzt, er erinnert an Termine und bringt die Post. Wasserflaschen kann er zwar transportieren, das feinmotorische Geschick, diese auch zu überreichen, besitze er allerdings noch nicht.

Viele der Aufgaben erledigt Lio noch mit Unterstützung des Personals, denn man kann ihn nicht immer alleine mit Bewohnerinnen oder Bewohnern arbeiten lassen, denn so werden die Turnübungen jeweils von einer Bewegungstherapeutin begleitet und überwacht.

Gesteuert wird Lio entweder durch das Bewegen seines Kopfes oder durch Sprache.
Pflegekräfte ersetzen soll Lio definitiv nicht, denn das Ziel ist, dass er Pflegekräfte unterstützt. Er soll repetitive Arbeiten abnehmen, so dass Pflegende die Zeit haben, sich um andere Arbeiten zu kümmern. Bisher unterstützt Lio das Pflegefachpersonal aber nur eingeschränkt, denn gerade am Anfang habe der Roboter eher Mehraufwand bedeutet, da vieles nicht auf Anhieb funktioniert.

Quelle

https://www.inside-it.ch/assistenzroboter-hilft-in-der-pflege-mit-20230706 (23-07-07)

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Roboter in der Gastronomie

Roboter werden in Zukunft nicht nur überwiegend in der Industrie, sondern im großen Stil auch im Servicebereich, also in Altenheimen, Krankenhäusern, im Einzelhandel oder in der Gastronomie eingesetzt werden. So werden Menschen in Restaurants wohl in Zukunft häufiger von Robotern bedient. Obwohl Kellnerinnen und Kellner viel mehr leisten, als Speisen und Getränke zu bringen, werden dennoch die Roboter kommen. Roboter bieten verschiedene Vorteile, wie Effizienzsteigerungen, Kosteneinsparungen und eine verbesserte Kundenerfahrung. Beispiele für den Einsatz von Robotern in der Gastronomie:

  1. Serviceroboter: Diese Roboter können in Restaurants als Kellner oder Kellnerinnen fungieren. Sie können Bestellungen aufnehmen, das Essen servieren und das Geschirr abräumen. Einige Serviceroboter sind sogar mit Spracherkennungssystemen ausgestattet, um mit den Kunden zu interagieren.
  2. Kochroboter: In einigen Restaurants übernehmen Roboter die Rolle des Kochs. Sie sind in der Lage, bestimmte Gerichte zuzubereiten und die Zubereitungsschritte präzise auszuführen. Kochroboter können dazu beitragen, die Produktivität in der Küche zu steigern und die Konsistenz der Gerichte sicherzustellen.
  3. Lieferroboter: Lieferroboter werden zunehmend für die Zustellung von Speisen und Getränken eingesetzt. Sie können autonom durch Innenstädte oder Hotelkorridore navigieren und die Bestellungen sicher und pünktlich an die Kunden liefern.
  4. Reinigungsroboter: Diese Roboter unterstützen bei der Reinigung und Wartung von Restaurants. Sie können Böden wischen, Tische abwischen und Müll entfernen. Durch den Einsatz von Reinigungsrobotern kann das Personal entlastet werden und sich auf andere Aufgaben konzentrieren.
  5. Bestell- und Zahlungsroboter: Einige Restaurants setzen Roboter ein, um Bestellungen aufzunehmen und Zahlungen entgegenzunehmen. Diese Roboter können an Tischen stehen oder als Self-Service-Kioske fungieren. Sie ermöglichen den Gästen eine schnelle und bequeme Bestellung und Bezahlung.

Es ist wichtig anzumerken, dass der Einsatz von Robotern in der Gastronomiebranche je nach Land, Region und Art des Betriebs variieren kann. Einige Restaurants setzen möglicherweise mehr auf menschlichen Service und verwenden Roboter lediglich zur Unterstützung, während andere Betriebe verstärkt auf Robotik setzen, um Arbeitsabläufe zu automatisieren.

In vielen japanischen Gaststätten unterstützen Roboter schon das Personal bei der Versorgung der Gäste. Die Maschinen reichen Erwachsenen bis zur Brust. Auf ihrem „Kopf“ befindet sich ein Gesicht, häufig in Gestalt einer Katze, manchmal besteht es aber auch nur aus zwei blauen Augen. Die „Beine“ erinnern an Staubsaugerroboter, der „Körper“ ist gebaut wie ein Tablettwagen mit dem Unterschied, dass die Roboter Essen bringen und nicht Geschirr abräumen. Arme gibt es nicht, jedenfalls noch nicht. Zielstrebig und mit immer der gleichen Melodie rollt der Roboter unentwegt durch die Gänge, auf dem Rücken leuchtet die angestrebte Tischnummer. Am Ziel bleibt er stehen, richtet den „Blick“ auf den Tisch und bittet die Gäste, ihm die Gerichte abzunehmen und dann den „Essen angenommen“-Knopf zu drücken. Danach rollt er vor sich hin melodierend wieder in die Küche, um die nächsten Speisen zu abzuholen.

Literatur

https://taz.de/Servierroboter-in-Japan/!5966593/ (23-10-29)