Professur für Neuromuskuläre Diagnostik veröffentlicht Aufsatz zu haptischer Kommunikation zwischen Mensch und Roboter in „IEEE Robotics and Automation Letters“

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Das Journal "IEEE Robotics and Automation Letters" publiziert Aufsätze, die über innovative Forschungsideen und Anwendungsergebnisse berichten und wichtige theoretische Erkenntnisse und Anwendungsfallstudien aus den Bereichen Robotik und Automatisierung vorstellen
Prof. Dr. David Franklin, Leiter der Professur für Neuromuskuläre Diagnostik
Yiming Liu, Doktorand an der Professur für Neuromuskuläre Diagnostik

Roboter erleichtern bereits jetzt in vielen Bereichen das Leben, ob als Wisch- oder Saughilfe oder als fahrende Maschine, die in Restaurants das Essen an den Tisch bringt. Zudem wird unter anderem auch an der TUM Forschung betrieben, um Roboter in Zukunft für automatisierte Einsätze in der Altenpflege zu entwickeln. Die Technologien der Geriatronik zielen darauf ab, Hilfe für Pflegekräfte, Rehabilitationshilfe, medizinische Telepräsenz und personalisierte Diagnostik zu ermöglichen.

An diesem Ansatz setzt auch die Forschung von Prof. Dr. David Franklin, Leiter der Professur für Neuromuskuläre Diagnostik, an. Gemeinsam mit seinem Team untersucht er physiologische und rechnerische Grundlagen der menschlichen neuromuskulären Bewegungskontrolle.

In einer neuen Studie hat die Professur nun untersucht, welchen Einfluss haptisches Feedback auf die Interaktion zwischen Mensch und Roboter besitzt. Die Ergebnisse wurden unter dem Titel „Follow the Force: Haptic Communication Enhances Coordination in Physical Human-Robot Interaction When Humans are Followers“ im Journal „IEEE Robotics and Automation Letters“ veröffentlicht. Die Fachzeitschrift hat einen Impact Faktor von 5,2.

Die Professur für Neuromuskuläre Diagnostik hat ein Experiment entwickelt, bei welchem die Teilnehmer_innen eng mit verschiedenen solcher künstlichen Agenten zusammenarbeiten mussten, um ein Brett von beiden Seiten zu steuern und eine darauf befindliche Kugel zur Zielposition zu rollen. Dabei wurden zwei verschiedene Arten von künstlichen Agenten eingesetzt, die sich im Grad ihrer Führungsqualitäten unterschieden haben. Dadurch sollte analysiert werden, wie sich Menschen an unterschiedliche Verhaltensweisen von Robotern anpassen und wie sich die haptische Kommunikation auf die Koordination auswirkt, wenn der/die menschliche Proband_in entweder die Rolle des Anführers oder die des Mitläufers einnimmt.

„Es handelte sich um eine Reihe von Studien, die darauf abzielte, zu untersuchen, wie Menschen und Roboter bei einzelnen Aufgaben auf einer höheren Ebene zusammenarbeiten mussten", erklärt Yiming Liu, Doktorand an der Professur für Neuromuskuläre Diagnostik und Erstautor der Veröffentlichung. "Wir sind besonders daran interessiert, die Rolle der haptischen Kommunikation während der körperlichen Zusammenarbeit zu verstehen."

„Die Ergebnisse zeigen, dass sich Individuen schnell an die Roboter anpassen und je nach Aktivitätsniveau des künstlichen Agenten eine Führungsrolle oder eine Mitläuferrolle einnehmen können", sagt Liu.

Es zeigte sich auch, dass das haptische Feedback eine ausgewogene Verteilung der Verantwortlichkeiten zwischen Menschen und Robotern fördert. Fehlte die haptische Rückmeldung, wurde der Unterschied zwischen Führungs- und Folgerolle deutlicher. Mit Hilfe der haptischen Kommunikation verbesserte sich die Koordination vor allem dann, wenn die menschlichen Proband_innen die Rolle des Followers übernahmen. Im Gegensatz dazu wurde keine Verbesserung beobachtet, wenn die Teilnehmer_innen als Anführer agierten.

„Unsere Studie trägt zu einem besseren Verständnis der Anpassung zwischen Robotern und Menschen bei", erklärt Prof. Franklin. "Auf der Grundlage unserer Ergebnisse könnte es möglich sein, die Fähigkeiten von Robotern zu optimieren, um die menschliche Anpassung an verschiedene Verhaltensweisen von Robotern zu antizipieren. Insbesondere konnten wir zeigen, dass haptisches Feedback Informationen enthält, die die Koordination zwischen Mensch und Roboter erleichtern können. Das könnte es Robotern ermöglichen, die menschliche Führung besser zu verstehen und mit ihr zu kooperieren, um die Transparenz der Zusammenarbeit zu erhöhen."

 

Zur Publikation „Follow the Force: Haptic Communication Enhances Coordination in Physical Human-Robot Interaction When Humans are Followers“ im Journal “IEEE Robotics and Automation Letters"

Zur Homepage der Professur für Neuromuskuläre Diagnostik

 

Kontakt:

Prof. Dr. David Franklin
Professur für Neuromuskuläre Diagnostik
Georg-Brauchle Ring 60/62
80992 München

Tel.: 089 289 24583
E-Mail: David.Franklin(at)tum.de

Yiming Liu
Professur für Neuromuskuläre Diagnostik
Georg-Brauchle Ring 60/62
80992 München

E-Mail: Yiming.Liu(at)tum.de


Text: Romy Schwaiger
Fotos: "IEEE Robotics and Automation Letters"/privat