Um eine direkte Kooperation zwischen Mensch und Roboter zu ermöglichen, muss der Roboter ein exaktes Bild von den Bewegungsabläufen des Menschen besitzen. Er muss wissen, welche Bewegung der Mensch augenblicklich durchführt, er muss zuverlässig schätzen, wie die Bewegung fortgeführt wird und er muss bewerten, wie gut der Mensch aufgrund seiner anatomischen Voraussetzungen in der aktuellen Situation agieren kann. Falls der Roboter in der Lage ist, diese Parameter in einer aktuellen Szene zu erfassen, kann er sich auf die Aktionen des Menschen einstellen und seine Bewegungen so an die des Menschen anpassen, dass er eine willkommene Arbeitshilfe darstellt. Damit der Roboter die Bewegungen eines Menschen wirklich korrekt einschätzen und sich entsprechend möglicher Handlungsabsichten verhalten kann, ist allerdings eine Menge an Vorwissen über die natürlichen Bewegungsabläufe aller potenziell beteiligten Personen notwendig. Es muss daher ein umfassendes Modellwissen für typische Bewegungsmuster aufgebaut werden, über das online von dem in diesem SFB zu entwickelnden Robotersystem verfügt werden kann. In dieses Modellwissen sind Informationen über die aktuelle Umweltsituation zu integrieren, die aus den Bereichen der Perzeption und Kognition zur Verfügung gestellt werden können. Zum Beispiel sollten bereits erkannte Handlungsabsichten und Kentnisse über die individuellen anatomischen Verhältnisse beteiligter Personen berücksichtigt werden. Weiterhin ist ein detailliertes Wissen aufzubauen, wie der Mensch seine anatomischen Voraussetzungen nutzt, um Absichten konkret umzusetzen und entsprechende Aktionen und Bewegungen durchzuführen. Deshalb soll in diesem Projekt in ausführlichen Studien untersucht werden, welche Bewegungsmuster Menschen zur Bewältigung konkret gestellter Aufgaben bevorzugen. Anhand von Videoexperimenten ist zu ermitteln, wie sich bestimmte Personengruppen bei prototypischen Alltagsaufgaben verhalten und wie sie dabei ihre Gliedmaßen bewegen. Unter anderem sind persönliche Merkmale, wie z.B. Körpergröße, Gewicht oder funktionelle Einschränkungen, maßgeblich zu berücksichtigen, um zuverlässige Aussagen über funktionale und ergonomische Gegebenheiten treffen zu können. Es ist zu ermitteln, welche Freiheitsgrade eine Person bei wiederholtem Ausführen einer gestellten Aufgabe nutzt, welche Bewegungsmuster für sie typisch sind und was sie dabei von Menschen einer Personengruppe mit bestimmten funktionellen körperlichen Einschränkungen unterscheidet. Der Begriff Bewegungsmuster steht dabei sowohl für die konkreten Bewegungsbahnen, die die Gliedmaßen durchlaufen, wie auch für die Organisation und Abfolge verschiedener Teilbewegungen, die bei der Erledigung der Arbeiten durchgeführt werden. Das vorliegende Projekt hat die zentrale Aufgabe, Experimente zur Erfassung von prototypischen Alltagsbewegungen zunächst in einfachen Szenarien, später in komplexen Situationen mit kooperativem Tätigkeitsprofil zu planen, durchzuführen und auszuwerten. Als Ergebnis soll eine Bewertung erstellt werden, wie wahrscheinlich bestimmte Bewegungsverläufe (sowohl auf der Ebene von Bewegungsbahnen als auch auf der Ebene der Abfolge von Teilbewegungen) sind und wie gut und sicher sie den Menschen hinsichtlich ergonomischer Aspekte arbeiten lassen. Diese Kenntnisse sollen dem Roboter als Basis dafür dienen, die Bewegungen von beteiligten Personen zu erkennen und seine eigene Bewegungsplanung und -ausführung so an die Bewegungen dieser Personen anzupassen, dass ein kooperatives Handeln möglich wird, bei dem der Roboter einen effektiven Arbeitsgehilfen darstellt. Zu berücksichtigen ist weiterhin, dass der Roboter sich in seinen eigenen Bewegungen an die des Menschen anpassen und ein humanoides Bewegungsverhalten entwickeln soll, um als Arbeitshilfe eine möglichst große Akzeptanz beim Menschen zu erhalten. Deshalb soll in der ersten Projektphase dem Roboter (in Form des Demonstrators und in der Simulation) ein humanoides Bewegungsverhalten beigebracht und das von ihm dabei gezeigte Verhalten hinsichtlich Dynamik und Kinematik bewertet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die für den Menschen nutzbaren Freiheitsgrade auf die beschränkten Freiheitsgrade des Roboters reduziert werden müssen, ohne dass wesentliche Merkmale typischer menschlicher Bewegungen verloren gehen. Im weiteren Projektverlauf sind kooperative Verhaltensweisen in Simulationen, aber auch in realen Experimenten zu untersuchen, um den Grundstein für die Entwicklung eines echtzeitfähigen kooperativen Robotersystems zu legen, durch das der Mensch in seiner Arbeitsdurchführung effizient und ergonomisch unterstützt wird.
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