Anforderungen an physische Roboter Mensch Kollaborationen MobILe – Physische Mensch-Roboter- Interaktionen

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Anforderungen an physische Roboter Mensch Kollaborationen

MobILe – Physische Mensch-Roboter- Interaktionen

5.Workshop, 03.09.2019

Annalies Baumeister, Frankfurt UAS | Max Pascher, W-HS

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Agenda

• Einführung in MobILe

• Ethnografische/ Small Data Analyse

• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

Datum 03.09.2019 Annalies Baumeister, Frankfurt UAS | Max Pascher, W-HS

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Agenda

• Einführung in MobILe

• Ethnografische/ Small Data Analyse

• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Steckbrief MobILe

• Förderung durch BMBF-Forschungsprogramm zur Mensch- Technik-Interaktion „Technik zum Menschen bringen“

• Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

• Bewilligungszeitraum: 01.07.2017 – 30.06.2020

• Förderkennzeichen: 16SV7866K – 16SV7870

• Koordination: Prof. Dr. Marion Gebhard, W-HS

• Kickoff: 27.09.2017, W-HS, Gelsenkirchen

Annalies Baumeister, Frankfurt UAS | Max Pascher, W-HS Datum 03.09.2019

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MobILe Projektpartner*innen

Weitere Assoziierte Partner*innen:

• Prof. Dr. Beck, Universität Hannover

• Dr. Roland Thietje, BG Klinikum Hamburg

• Hr. Karl-Heinz Pantke, Locked-In-Syndrom. e.V.

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Selbstbestimmt Leben – Selbstbestimmt trinken

• Teilautonomes robotisches

Trinksystem für Menschen mit Funktionsverlusten in allen vier Extremitäten (z. B. Tetraplegie,

Multiple Sclerosis, Locked-In-Syndrom)

• Entwicklung eines passenden, Nutzer*innen-zentrierten

Interaktionsdesigns (Steuerung und Kommunikation)

• Einbettung ethischer, rechtlicher und sozialer Implikationen sowie von RRI- Konzepten

Quelle: Physische Interaktionen in Alltagssituationen, M. Gebhard, W-HS.

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Interaktion mit Roboterarm

Szenarien:

• Trinken mit Körperkontakt

– Roboterarm reicht Getränk bis an den Mund und führt

während des Trinkens eine Kippbewegung aus

• Trinken ohne Körperkontakt – Getränk wird mit Strohhalm

gereicht

– Roboterarm reicht das Getränk bis zu einer Trinkposition an

Quelle: Nutzerin mit MobILe von M. Pascher, W-HS.

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Agenda

• Einführung in MobILe

• Ethnografische/ Small Data Analyse

• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Daten-Sample

#

15 Interviews

Quelle: Eigene Darstellung.

11 Männer, 4 Frauen

64 Videos

255 Fotos

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Lebens- und Wohnsituation

• Entweder allein in der Wohnung oder im Haus oder mit der Familie (Eltern, Ehepartner*in, Partner*in, Kinder)

• 24/7 Pflege und Assistenz über Angehörige und/oder Fachkräfte

• Proband*innen verbringen am meisten Zeit im Schlafzimmer (Bett) und im Wohnzimmer (Rollstuhl)

• Gegessen und getrunken wird…

…im Schlafzimmer im Bett (5 Proband/-innen)

…im Wohnzimmer oder in der Küche am Esstisch (15 Proband/- innen)

…im Bett liegend oder mit aufgestelltem Kopfteil

…im Rollstuhl aufrecht sitzend (teilweise mit abgesenkter Rückenlehne)

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Agenda

• Einführung in MobILe

• Ethnografische/ Small Data Analyse

• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Besondere Bedeutung des Trinkens

• Wird von allen Proband*innen betont

• Ausreichend Flüssigkeitszufuhr ist wichtig für die Gesundheit und das allgemeine Wohlbefinden (Temperaturregulierung)

• Stilles Wasser, Früchte- oder Kräutertee

• Kohlensäurehaltige Getränke, Getränke mit viel Zucker und Saft werden gemieden

• Alkoholische Getränke mit Freunden und zu gesellschaftlichen Anlässen

• Häufig bevorzugt werden große Gläser oder Trinkflaschen

• Trinken großer Mengen an einem Stück

Ergebnisse der Interviewanalyse

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Einsatz von Hilfsmitteln

• 40% verwenden keine Hilfsmittel, sondern handelsübliches Geschirr und Besteck

– Hauptsächlich Proband*innen, denen Nahrung angereicht wird

– Ausnahmen: Strohhalm und Kleidungsschutz (Lätzchen)

• Selten Einsatz von Hilfsmitteln im Sinne von Tellerranderhöhung oder Schnabeltasse

• 53,3% verwenden Hilfsmittel, die selbst hergestellt wurden

– Handelsübliche Löffel und Gabeln werden verbogen – Handwerklich begabte Bezugspersonen kreieren

passende Hilfen

• Auf dem Markt verfügbare Hilfsmittel werden den Bedürfnissen nicht gerecht, sind zu wenig flexibel anpassbar oder nicht bekannt

Ergebnisse der Interview- und Fotoanalyse

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Roboterarm als Ess- und Trinkhilfe

Sorgen und Bedenken:

• Kosten und Konflikte mit Kostenträgern

• Sicherheit – Angst vor Gefahren und Datenschutz

• Anwendung ist zu komplex, zeitraubend und anstrengend

• Einsatz des Roboterarms verstärkt Stigmatisierung

Positive Aspekte und Wünsche:

• Integration in gemeinschaftliches Essen und Trinken (störungsfreie soziale Interaktionen)

• Ein Zugewinn an Privatsphäre, indem eine robotische Trinkhilfe Nutzer*innen ermöglicht, mehrere Stunden allein zu sein

• Ein Roboterarm mit verschiedenen Funktionen könnte ein selbstständiges und selbstbestimmtes Wohnen fördern und Betroffene entlasten

Ergebnisse der Interviewanalyse

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Handlungsempfehlungen

• Trinkhilfe vs. Esshilfe: Konzentration auf Trinkhilfe

• Robotischer Arm als Assistenz: Greiffunktion ist besonders gewünscht

– Gegenstände vom Boden aufheben

– Dinge in einen Schrank stellen oder herausnehmen

– Gegenstände aus verschiedenen Höhen anheben und manipulieren können (z.B. tragen) – Leicht zerbrechliche Dinge greifen können (z.B. Chips, rohes Ei)

– Durchführung feinmotorischer Aufgaben (z.B. Buchseite umblättern)

• Anbringung des robotischen Arms:

– Wechsel zwischen Schlafzimmer/Wohnzimmer, bzw. Bett/Rollstuhl berücksichtigen – Verschiedene Möglichkeiten anbieten:

• Stecksystem, welches die Anbringung an verschiedenen Tischen und am Bett ermöglicht

• Anbringung am E-Rollstuhl

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Handlungsempfehlungen II

• Steuerung/Interaktionsdesign:

– Wechsel zwischen liegender und sitzender Position berücksichtigen

– Für Primärnutzer*innen und Sekundärnutzer*innen möglichst „plug and play“

– Sprache (angelehnt an Umfeldsteuerung)

– Headsets, Datenbrillen u. ä. müssen sicher sitzen und bequem sein, damit Nutzer*innen über einen längeren Zeitraum mit dem Arm allein sein können

– Headsets, Datenbrillen, Bildschirme bergen die Gefahr, dass die Nutzung des robotischen Arms soziale Interaktionen erschwert

– Wechsel zwischen teilautonom und manuell für bestimmte Nutzer*innen

• Design ernst nehmen:

– Außenwirkung der Nutzer/-innen, Gefahr der Stigmatisierung – Möglichst wenig Equipment, wie z.B. Kamera, am Arm anbringen – Design zwischen „chic“ (Lifestylprodukt) und schlicht (unauffällig)

– Arm soll nach technischem Hilfsmittel und nicht menschlich aussehen (hautfarben) – Keine „Industrieroboterarmoptik“

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Handlungsempfehlungen III

• Sicherheit:

– Sichere Nutzung für Primär- und Sekundärnutzer*innen

– Betriebssicherheit ist wichtig, „Kinderkrankheiten“ vermeiden – Sicherheitsprotokolle für körpernahes Arbeiten

– Sicheres Trinken auch ohne Strohhalm ermöglichen

• Datenschutz:

– Transparenz über gesammelte und gespeicherte Daten

– Primärnutzer*innen ermächtigen, die Nutzung und Speicherung ihrer Daten zu kontrollieren

– Vermeidung von Speicherung persönlicher Daten, z.B. Kamerabilder – Sichere Speicherorte (z.B. lokale Speicherung)

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• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Technische Weiterentwicklungen

Im Rahmen des Verbundprojekts erarbeiten 3 Arbeitsgruppe verschiedene technische Lösungen, welche jeweils eine

Teilproblematik behandeln:

– Prof. Dr. Jens Gerken, Westfälische Hochschule, Interaktionsdesign

– Prof. Dr. Marion Gebhard, Westfälische Hochschule, Interaktionstechnologien

– Prof. Dr. Axel Gräser, Friedrich Wilhelm Bessel

Forschungsinstitut gGmbH, Automatisierungstechnik

Im weiteren werden die technischen Entwicklungen der Arbeitsgruppe Gerken dargestellt.

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Interaktion zwischen Mensch und Roboter

• MobILe stellt ein teilautonomes System dar,

– d.h. es ist grundsätzlich in der Lage, selbstständig, also autonom Tätigkeiten durchzuführen

• Somit fokussiert sich die Interaktion durch den Benutzer auf Interventionen

– d.h. Eingriffe in die Autonomie, sollten dem Roboterarm Fehler unterlaufen

• Erster Fokus: Feedback so gestalten, dass der Mensch intervenieren kann, wenn notwendig

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Roboter-Mensch Kommunikation

Interaktion bei Fehlern:

Ein Fehler ist eine Abweichung des Systemverhaltens von der Systemerwartung des Benutzers

Dies bedeutet, das System muss dem Nutzer ein adäquates Feedback anbieten, welches das Systemverhalten erläutert

Ziel:

• Mensch soll nicht das System mit Argusaugen die ganze Zeit überwachen müssen.

– Dies würde eine zu hohe kognitive Belastung für den Nutzer bedeuten.

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Hindernisse Erkennen und Kommunizieren

Visuelles Feedback

– Erkannte Hindernisse – Abstand zu Hindernissen

Datum 03.09.2019 Quelle: Visuelles Feedback bei Hindernissen von M. Pascher, W-HS.

Annalies Baumeister, Frankfurt UAS | Max Pascher, W-HS

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Bewegungsabläufe Kommunizieren

– Pfad den der robotische Arm nimmt

Quelle: Visuelles Feedback der Bewegungsabläufe von M. Pascher, W-HS.

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Füllstand Kommunizieren

– Füllstand (Soll/Ist) beim Einschenken

Quelle: Visuelles Feedback des Füllstands von M. Pascher, W-HS.

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Agenda

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• Ethnografische/ Small Data Analyse

• Ergebnisse und Handlungsempfehlungen

• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Ausblick

• Expert*innen Workshops zu ethischen und sozialen Fragestellungen

• Anpassung und Anwendung des MEESTAR-Modells

• Zwei von drei Workshops wurden durchgeführt und werden derzeit ausgewertet

• 3. MobILe Expert*innen-Workshop Ende November in Berlin

• Ausarbeitung weiterer Handlungsempfehlungen für die technische Weiterentwicklung

Datum xx.xx.xxxx

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Agenda

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• Technische Weiterentwicklungen

• Ausblick

• Offene Fragen und Diskussionsrunde

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Prof. Dr. Barbara Klein +49 (0)69 15 33-2877 bklein@fb4.fra-uas.de

Annalies Baumeister +49 (0)69 15 33-3834 annalies.baumeister@fb4.fra-uas.de

Prof. Dr. Jens Gerken +49 (0)029 9596-739 jens.gerken@w-hs.de

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