Technologien zur Verbesserung der Mensch-Roboter-Interaktion

Die GINA-Fokusgruppe „Technik“ (DLR, Hochschule Düsseldorf, LAVAlabs) widmet Ansätzen zur technischen Unterstützung der Mensch-Roboter-Interaktion (MRI). In enger Abstimmung mit den acht RA2-Projekten werden schwerpunktmäßig Ansätze zur Intentions- und Kontexterkennung und der Einsatz von Virtual Reality Technologien als Evaluationsmethode von MRI-Ansätzen erforscht und entwickelt.

Die Fokusgruppe „Technik“ stellte ihre Ergebnisse des ersten Projektjahres beim Vernetzungstreffen (Link zum Hauptartikel) in Berlin vor. Durch eine Dokumentenanalyse, vertiefende Interviews und zwei Workshops mit Vertretern aller RA2-Projekte wurden die Austauschbedarfe, Interessen sowie Best- Practice-Lösungen identifiziert.

In einem zweitägigen Workshop beim DLR wurden die jeweiligen Ansätze zur Intentions-, Emotions- und Kontexterkennung diskutiert und es fand ein reger Erfahrungsaustausch aller RA2 Projekten statt.

Neben der Inventarisierung der genutzten Hardware und Softwarelösungen in den jeweiligen Projekten, einer State-of-the-Art Analyse zur Intentionserkennung und –vorhersage wird der weitere Austausch und die Vernetzung durch die Fokusgruppe „Technik“ über die Workshops hinaus aktiv unterstützt.

Die meisten der acht RA2 Projekte nutzen Virtual Reality Technologien, um einzelne Aspekte der MRI zu simulieren. Die Fokusgruppe „Technik“ hat deshalb einen eigenen VR-Simulator entwickelt, um Konzepte der MRI prototypisch zu implementieren und evaluieren zu können. Da in einzelnen RA2 Projekten die direkte haptische Interaktion zwischen Mensch und Roboter von Bedeutung ist (z.B. MiRobO, Kobo34) widmet sich das DLR der Entwicklung von Technologien zur Kraftrückkopplung. Damit ist eine realistische haptische MRI in der virtuellen Umgebung möglich.

Wie die Interaktion zwischen Mensch und Roboter in 3D Anwendungen und VR-Simulationen aussehen kann war Entwicklungsschwerpunkt der Hochschule Düsseldorf (HSD) in Zusammenarbeit mit LAVAlabs. Hierzu wurden effiziente Workflows zur Umsetzung von 3D/VR-Simulationen für Prototyping-Szenarien und zur Visualisierung entwickelt, mit denen flexibel auf unterschiedliche Anforderungen reagiert werden kann. Um beispielsweise das klassische Handwerkszeug der Modellierung von 3D-Avataren und -Szenen zu erweitern, kann Photogrammetrie zur Erfassung großer Modelle und kompletter Umgebungen und Räumen verwendet werden. Die hieraus gewonnenen Szenen können nach einer Aufbereitung der Daten auch in VR begangenen werden.

*Konferenzraum; VR-begehbare Photogrammetrieaufnahme; links: texturierte 3D Szene; recht: zugrunde liegende 3D Szene ohne Texturen*

Zur Interaktionssimulation arbeitete die HSD unter anderem an Schnittstellen zum flexiblen Einsatz von Motion-Capturing. Entwickelte Einsatzszenarien sind beispielsweise die Echtzeitsteuerung eines Pepper-Roboters mittels VIVE Controllern und die Vereinheitlichung verschiedener Motion-Capturing-Systeme in einer Unity-Anwendung zum flexiblen Austausch der verwendeten Technologie. Zukünftige Arbeiten beschäftigen sich mit der Erweiterung der Tracking-Systeme, so dass neben Menschen auch die Roboter-Systeme getrackt werden können.

*Echtzeitsteuerung eines Pepper-Roboters mittels VIVE Controllern*

Parallel zur Entwicklung und Forschung im Bereich von 3D/VR-Simulationen und Motion-Capturing bestrebt die HSD neue Kontexte im Bereich der Mensch-Roboter-Interaktion zu erschließen. Während Roboter meistens ein menschen-/tierähnliches oder funktionales Aussehen haben, sollen neue Darstellungs- und Ausdrucksmöglichkeiten von Robotern beforscht werden. Ein Beispiel zur Arbeit in diesem Bereich ist die Entwicklung einer interaktiven Wand, um speziellere Ansätze für die Mensch-Roboter-Interaktion bzw. -Kommunikation zu betrachten; in der Zusammenarbeit zwischen künstlerischer Forschung und MCI wird versucht neue Blickwinkel zu erschließen und neue Ansätze für zukünftige Entwicklungen zu extrahieren.