Mensch und Maschine: Der Beginn einer wunderbaren Freundschaft?

Roboter gehören zum automatisierten Arbeitsleben. Doch zuverlässig funktionieren sie bisher nur in ihrer programmierten, menschenfreien Welt. Das Zwanzig20-Konsortium „3Dsensation“ will Menschen und Maschinen zu echter Kooperation verhelfen.

Sensible Roboter: Die Gesten-Kommunikation funktioniert inzwischen nicht nur virtuell. © BMBF/Unternehmen Region/Thilo Schoch
Gute Laune, schlechte Laune? Mithilfe hochauflösender Kameras und intelligenter Programme können Roboter an der Mimik ihres menschlichen Kollegen erkennen, wie er sich fühlt. © BMBF/Unternehmen Region/Thilo Schoch
Im Zwanzig20-Konsortium 3Dsensation bringen die Wissenschaftler den Computern Basisgesten bei, die für eine sichere Zusammenarbeit von Mensch und Maschine wichtig sind. © BMBF/Unternehmen Region/Thilo Schoch

Ein Lächeln im Gesicht und der gehobene Daumen signalisieren dem Roboter: Sein menschlicher Kollege ist gut drauf und will mit der Arbeit beginnen. Der Roboter kann die Mimik und Gestik seines Gegenübers erfassen, richtig einordnen und sofort darauf reagieren. Das klingt nach Science-Fiction, doch das Team von 3Dsensation will eine solche Interaktion zwischen Menschen und Maschinen schon in naher Zukunft ermöglichen.

Das intelligente Verhalten der Maschinen, die sogenannte künstliche Intelligenz, weist den Weg in die Arbeitswelten der Zukunft. „In der klassischen Automobilproduktion beispielsweise sind Roboter von den Menschen abgegrenzt und umzäunt, weil es nicht sicher ist, mit den Maschinen zu interagieren“, sagt Kevin Füchsel, Sprecher des vom Bundesforschungsministerium geförderten Zwanzig20-Konsortiums "3Dsensation". „Die Maschine erkennt den Menschen nicht und das kann im schlimmsten Fall zu großem Schaden führen.“ Selbst tödliche Unfälle können passieren, weil die Maschinen zwar in ihren festgelegten Arbeitsabläufen funktionieren, jedoch nicht mit dem Menschen interagieren.

Was zeigst Du?

Das interdisziplinäre Konsortium 3Dsensation entwickelt spezielle 3D-Kameras, neue optische Sensoren und Software für eine rasante Bildverarbeitung, damit Roboter den Menschen besser sehen und verstehen können. Für die Interaktion sind berührungslose Gesten besonders gut geeignet. In einem der fast 200 3Dsensation-Projekte haben Arbeits- und Sozialwissenschaftler, Ingenieure und Informatiker einen sogenannten Gestenkatalog erarbeitet. „Wir haben zunächst Gesten für Basisfunktionen entwickelt, wie beispielsweise öffnen und starten, mehr oder weniger, vor und zurück“, erläutert Projektkoordinator Paul Chojecki vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin. Dabei kam es darauf an, möglichst einfache, eindeutige und universell einsetzbare Gesten zu wählen. So bedeutet beispielsweise eine nach vorn ausgestreckte Hand mit gespreizten Fingern „Stopp!“.

Was willst du?

Die Gesten-Kommunikation funktioniert auch in der Praxis, wie Paul Chojecki vom Zwanzig20-Konsortium 3Dsensation hier demonstriert. © BMBF/Unternehmen Region/Thilo Schoch

Solch gewollte Gesten sind von Maschinen relativ leicht zu erkennen, bei ungewollten Gesten und Bewegungen wird es schon schwieriger. „Die Maschine sollte auch bemerken, wenn ein Mensch stolpert oder stürzt und in diesem Fall ausweichen und stoppen“, sagt Chojecki. Selbst eine Kombination aus Blickrichtung und Gesten haben die Wissenschaftler schon programmieren können. „Dann reagiert der Roboter nicht auf Bewegungen, die zum Beispiel im Gespräch mit Arbeitskollegen gemacht werden“, sagt Paul Chojecki, „sondern nur, wenn der Mensch ihn direkt anschaut.“ Dass Computer sogar menschliche Mimik erkennen und deuten können, hat das Forscher-Team ebenfalls gezeigt und dafür ein Programm entwickelt, mit dem der Computer verschiedene Punkte im Gesicht des Menschen registriert, Veränderungen interpretiert und darauf reagiert.

Geht es nach "3Dsensation" soll Kollege Roboter künftig sogar die Gemütslage des Menschen einschätzen können. „Es ist wichtig, dass er erkennt, ob der Mensch gerade Stress hat“, sagt Kevin Füchsel. „Er könnte ihm dann Impulse geben wie: Mach mal Pause, mach mal was anderes.“

Was siehst Du?

Interessant ist die neue Technologie zum Beispiel für Ärztinnen und Ärzte: In einem Gemeinschaftsprojekt mit der Charité Universitätsmedizin Berlin nutzten die Wissenschaftler für die Darstellung von Gewebebildern die sogenannte Augmented Reality. Sie haben es geschafft, die medizinischen Daten in dieser computergestützten erweiterten Realität korrekt wiederzugeben und die Aufnahmen von bildgebenden Verfahren sogar grundlegend zu verbessern. Dafür haben die Berliner ein Bildkorrekturverfahren entwickelt, mit dessen Hilfe aus unscharfen zweidimensionalen Bildern gestochen scharfe 3D-Aufnahmen werden, die die Ärzte durch eine 3D-Brille betrachten und analysieren können. So lassen sich viel exaktere Diagnosen stellen.

Was machst Du?

Das größte Interesse an den Ideen von 3Dsensation hat jedoch die Industrie – allen voran die Automobilindustrie –, die sich durch die Digitalisierung stark verändert. „Individuelle und kleine Produktmengen sind immer mehr gefragt“, sagt Kevin Füchsel. „Dafür werden die Kreativität des Menschen und die Effektivität der Maschinen benötigt. Das zusammenzubringen, ist die Aufgabe von 3Dsensation.“

Gelingt das, wird dieses Feierabendszenario schon bald zum Alltag gehören: Die erhobene Hand signalisiert dem Kollegen Roboter, dass er stoppen soll. Sein Gegenüber nickt und winkt zum Abschied. Nun heißt es ausruhen, bis eine menschliche Geste ihn morgen wieder wecken und ein neuer, gemeinsamer Arbeitstag beginnen wird.

Ausstellung: Arbeitswelten der Zukunft

Ein Exponat aus dem Projekt "3Dsensation" zeigt das Bundesforschungsministerium im Foyer seines Berliner Dienstsitzes am Kapelle-Ufer 1 – täglich zwischen 10 und 18 Uhr – in der Ausstellung "Arbeitswelten der Zukunft".