Mensch-Maschine-Interaktion Roboter lernen, wem was gehört

| Redakteur: Katharina Juschkat

Wer benutzt gerade den Akkuschrauber, und wann ist er damit fertig? Mit einer neuen Open-Source-Software sollen Roboter eigenständig lernen, wechselnde Besitzverhältnisse ähnlicher Gegenstände zu erkennen.

Roboter Tiago reicht in einer Küche des DFKI in Osnabrück einem Wissenschaftler eine Tasse aus der Spülmaschine. Die Maschinen sollen vorübergehende Objektverbindungen erkennen lernen.
Roboter Tiago reicht in einer Küche des DFKI in Osnabrück einem Wissenschaftler eine Tasse aus der Spülmaschine. Die Maschinen sollen vorübergehende Objektverbindungen erkennen lernen.
(Bild: DFKI GmbH/Annemarie Popp)

Holt sich ein Mensch eine Tasse aus dem Schrank, ist es für uns selbstverständlich, dass sie jetzt von ihm zumindest einen Kaffee lang genutzt wird. Stellt er sie danach gespült wieder zurück in den Schrank, ist die Tasse wieder ohne Funktion und Benutzer. Solche für uns offensichtlichen Zugehörigkeiten können Roboter nicht unterscheiden. Deshalb arbeiten Wissenschaftler des DFKI-Labors Niedersachsen in dem Projekt „Comprehensive Perception and Dynamic Anchoring“, kurz Copda, an einer grundlegenden Lösung für die dynamische Verankerung solcher Zugehörigkeiten.

Damit ein Roboter das versteht, braucht er einen sogenannten dynamischen Anker, der das Wissen über jede einzelne Tasse mit einer aktuellen Funktion verbindet: Wer die Tasse gerade benutzt und wann die Benutzung beendet ist. Das Wahrnehmen solcher zum Teil zeitlich begrenzten Objektidentitäten stellt einen Schlüssel für die Mensch-Maschine-Interaktion dar – ob in Laboren, Fabriken oder Haushalten.

Maschinen sollen vorübergehende Objektverbindungen erkennen

Das Ziel des Projekts ist ein dynamischer Ankeragent („Dynamic Anchoring Agent“, kurz DAA). Dieser Agent kann in den verschiedensten Robotersystemen eingesetzt werden und dient dazu, zwischen den erkannten Gegenständen und dem Vorwissen über ihre Eigenschaften und ihren Einsatzbereich eine vorübergehende Verbindung aufzubauen.

Im Rahmen des Projekts soll unter anderem definiert werden, wie sich diese Verbindungen erstellen und wieder lösen lassen. Die Frage lautet dabei, ob der Maschine erklärt werden muss, wem ab wann ein Gegenstand gehört, oder ob sie dies von alleine erkennen kann – beispielsweise durch visuelle Hinweise oder die räumliche Verortung.

Open-Source-Software für bessere Mensch-Maschine-Interaktion

Mithilfe ausreichender Informationen über die Tasse und die mögliche Veränderung ihres Ortes und ihres Aussehens könnte, so die Idee des DFKI-Labors Niedersachsen, der DAA selbst einen Anker setzen und es so beispielsweise einem Roboter ermöglichen, automatisch jedem Mitarbeiter die richtige Tasse zu bringen – oder jedem Familienmitglied.

Denn die dynamische Verankerung stellt ein Grundproblem dar, das alle zukünftigen Einsatzbereiche von Robotern in Zusammenarbeit mit Menschen betrifft. Aus diesem Grund arbeiten die Wissenschaftler an einer grundlegenden Lösung, die umfangreich getestet und in Geschwisterprojekten anderer DFKI-Forschungsbereiche eingesetzt wird. Der dynamische Ankeragent soll schließlich als Open-Source-Software für Roboter zur Verfügung gestellt werden und so flächendeckend zu einer Verbesserung der Mensch-Maschine-Interaktion beitragen.

Anwendungsbeispiel: Wem gehört welches Werkzeug?

Zuvor gilt es, die dynamische Verankerung in möglichen Einsatzbereichen zu testen. Hierzu soll im ersten Versuch ein Roboterarm in einem Labor registrieren können, welchem Mitarbeiter gerade welches Werkzeug gehört. Die Schwierigkeit stellt hierbei das Versetzen der Werkzeuge dar: Der DAA muss die Zugehörigkeit eines Akkuschraubers auch dann erkennen, wenn dieser unbemerkt an einen anderen Ort gelegt wurde.

Im zweiten Versuch soll wiederum getestet werden, wie sich der Agent in weniger kontrollierbaren Gegenden verhält: In einem Yachthafen wird mithilfe von Kameras und Sensoren erprobt, wie sich in großflächigen Umgebungen mit permanenten Veränderungen Anker setzen und aufrechthalten lassen. Der Versuch dient dazu, den Agenten auch für Logistikbereiche wie Park- oder Lagerhäuser einsetzbar zu machen.

Gefördert wird das Projekt Copda vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über eine Laufzeit von drei Jahren mit rund 1,3 Millionen Euro.

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