Methoden zur Auslegung einer Mensch-Roboter-Kooperation

Durch eine neue Generation von Robotern werden Maschinen, die bisher hinter einem Schutzzaun arbeiteten, in den Arbeitsraum eines Industriewerkers versetzt. In der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) werden Schutzzäune durch Sensorik ersetzt, die sich häufig am Roboter befindet. Die neuartigen Roboter sind tendenziell kleiner und leichter als ihre konventionellen Artgenossen, dürfen ihre Tätigkeiten jedoch in nächster Nähe zu einem Menschen ausüben. Wie wirkt sich dies auf den Industriearbeiter aus? Genau diese Frage wird innerhalb des vorliegenden Dissertationsverfahren untersucht. Hierzu wird die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter umfassend anhand ihrer Charakteristiken vorgestellt. Diese werden daraufhin in einem praktischen Versuchsszenario mit einem Leichtbauroboter und einer statistisch relevanten Probandenanzahl geprüft. Durch objektive und subjektive Messverfahren wird gezeigt, dass sich der Abstand, der Winkel und die Geschwindigkeit eines Roboters signifikant auf einen Menschen auswirken. Ein besonderes Interesse für diese Arbeit stellen die verschiedenen Bewegungsmuster des Roboters dar. Hierzu werden sieben verschiedene Bewegungsformen betrachtet und deren unterschiedliche Wirkweisen aufgezeigt. Besonders auffällig zeigen sich die frontale Roboterbewegung sowie die Zeit kurz vor der tatsächlichen Interaktion zwischen Mensch und Roboter, die sich durch eine signifikante Aufmerksamkeitsfokussierung auszeichnen. Diese Auswirkungen werden in Form von Blickbewegungsmustern durch ein Eye-Tracking System erfasst. Dadurch sind Rückschlüsse auf die Aufmerksamkeits-verteilung, die Beanspruchung und das Erschrecken der Probanden möglich. Ergänzt wird diese Methode durch einen speziell zusammengestellten Fragebogen. Entsprechend dieser Erkenntnisse wird eine Auslegungsempfehlung für die Gestaltung einer Mensch-Roboter-Interaktion erstellt. Dies soll eine Grundlage für die zukünftige Fertigungsplanung und Roboterprogrammierung darstellen, die sich durch eine hohe Akzeptanz bei den menschlichen Co-Workern auszeichnen soll. Durch eine menschorientierte Roboterbewegung soll eine natürliche Wahrnehmung des Roboters ermöglicht und die zusätzliche Beanspruchung des Menschen durch die Nähe des Roboters auf ein tolerierbares Maß reduziert werden.