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CoBot Studio - Forschung für harmonisches Teamwork zwischen Mensch und Roboter

Im neuen ROBOTICS Forschungsprojekt CoBot Studio entsteht eine einzigartige Mixed-Reality-Umgebung, in der zukünftige Formen der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter schon heute simuliert werden können. Die Forschungsergebnisse sollen Roboter besser verständlich machen sowie Sicherheit und Vertrauen in der Mensch-Maschine-Kollaboration erhöhen. Neben der inhaltlichen Ebene steht das CoBot Studio auch auf Konsortialebene für innovative Brückenschläge: das interdisziplinäres Projektkonsortium verbindet Robotik mit Psychologie, Virtual Reality mit nonverbaler Kommunikation und Wissenschaft mit Praxis.

Das Projektteam von CoBot Studio, Foto Credit: VOG


Kollaborative Roboter – sogenannte CoBots – sind ein Trending Topic. Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die aus Sicherheitsgründen meist nur hinter Absperrbändern oder gar in Käfigen zum Einsatz kommen, sind CoBots leicht und sicher genug, um körperlich nahe mit Menschen zusammenzuarbeiten. Das wird künftig an immer mehr Arbeitsplätzen der Fall sein: CoBots montieren gemeinsam mit Mitarbeiter/innen Autositze, prüfen Verpackungen oder halten Werkstücke, damit der Mensch beide Hände frei hat.

Kommen sich Mensch und Maschine näher, stellen sich zunehmend auch Fragen zum gegenseitigen Verständnis. Woran ist erkennbar, welches Objekt ein Roboter als nächstes greifen wird? Wie kommuniziert die Maschine, dass sie auf Input durch ihren Teampartner oder ihre Teampartnerin wartet? Kann eine Person einschätzen, in welche Richtung sich der Roboterarm gleich bewegen wird?
 

"Kollege Roboter"

Sicherheit und Vertrauen sind menschliche Grundbedürfnisse, die auf gegenseitigem Verständnis aufbauen. Für die Mensch-Roboter-Kollaboration bedeutet das: So wie für den Roboter Zustände und Absichten seiner menschlichen Partner/innen erkennbar sein müssen, müssen umgekehrt auch Zustände und geplante Aktionen des „Kollegen Roboter“ gut verständlich für die Menschen sein.

Allerdings: Zur Frage, welche Robotersignale in welchem Arbeitsumfeld für welche Personengruppe tatsächlich zu Verständnis, Vertrauen und schlussendlich zur erfolgreichen Kollaboration beitragen – darüber herrscht in Forschung und Industrie noch viel Erkenntnisbedarf.
 

CoBot Studio

Genau hier setzt das kürzlich gestartete Forschungsprojekt „CoBot Studio“ mit neuen, kreativen Methoden an. Im Zentrum des Projekts steht die Entwicklung einer immersiven Extended-Reality-Simulations­um­ge­bung, in der kommunikative Kollaborationsprozesse mit mobilen Robotern spielerisch ausprobiert und gleichzeitig unter kontrollierbaren Bedingungen evaluiert werden können. Aufbauend auf der technischen Infrastruktur des Virtual-Reality-Raums „Deep Space 8K“ im Linzer Ars Electronica Center und weiteren VR- bzw. AR-Technologien nehmen Testpersonen im CoBotStudio an Collaborative Games mit Robotern teil, in denen Aufgaben wie die Montage oder das Ordnen kleiner Objekte gemeinsam absolviert werden müssen. Innerhalb der Games werden nonverbale Kommunikations­signale der Roboter variiert und in ihrer Wirkung auf Kollaborationserfolg, Verständlichkeit und Bewertung des Interaktionserlebnisses hin untersucht. Basierend auf den Erkenntnissen der Collaborative Games und ergänzender qualitativer Interviews werden praxisorientierte Designprinzipien für Bewegungsabläufe und neue visuelle Signalgeber für kollaborative Roboter abgeleitet. Das CoBot Studio verbindet somit physische und virtuelle Wahrnehmungsebenen zu einer flexiblen Forschungsumgebung. 
 

"Ideen Lab 4.0"

Gefördert wird das Projekt durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen der innovativen Programmschiene „Ideen Lab 4.0“, die ihren Schwerpunkt auf die Unterstützung experimenteller Herangehensweisen und interdisziplinärer Kooperationen legt. Mit JOANNEUM RESEARCH ROBOTICS, dem LIT Robopsychology Lab der JKU Linz, dem Ars Electronica Futurelab, dem Österreichischen Forschungsinstitut für Artificial Intelligence, dem Center for Human-Computer Interaction der Universität Salzburg sowie den Unternehmen Blue Danube Robotics und Polycular vereint das Projektteam ganz im Sinne des „Ideen Labs 4.0“ Expertisen in Robotik, Psychologie, Informatik, multimodaler Kommunikation, Game Design, Virtual & Augmented Reality, Soziologie und Safety.

Als Best-Practice-Projekt soll das CoBot Studio damit nicht zuletzt auch die Relevanz interdisziplinärer Partnerschaften für die Gestaltung menschenzentrierter Technik- und Arbeitswelten der Zukunft.