Entwicklung einer Mensch-Roboter-Schnittstelle mittels einer Smartwatch für die Servicerobotik

Abstract

Heutige Serviceroboter erhalten immer mehr autonome Fähigkeiten. Trotzdem muss der Bediener im Fehlerfall teleoperativ eingreifen können. Durch die immer stärkere Integration von Servicerobotern in unseren Alltag ergibt sich die Frage, wie handlich Teleoperationskontroller ausfallen können. Um in alltäglichen Situationen schnell die Kontrolle über einen Serviceroboter übernehmen zu können, bieten sich Alltagsgegenstände als Kontroller an. Daher werden in der vorliegenden Arbeit Smartwatches als Teleoperationskontroller untersucht. Ihre kleine Bildschirmgröße schränkt die Anzeige umfangreicher Informationen und die Interaktionsmöglichkeiten des Bedieners durch Touch Events ein. Aus diesen Gründen wurden Smartwatches bislang in nur wenigen Anwendungsfällen als potenzielle Teleoperationskontroller wahrgenommen. Daher gibt es aktuell noch wenige Untersuchungen, wie Smartwatches als Mensch-Roboter-Schnittstelle in der Servicerobotik eingesetzt werden können. Diese Masterarbeit richtet sich an diese Forschungslücke. Es wurden verschiedene Interaktionskonzepte für die Teleoperation des humanoiden Roboters Rollin' Justin für die Smartwatch umgesetzt und evaluiert. Die graphische Benutzeroberfläche wurde mit einem interaktiven Kreismenü ausgestattet. Dieses erlaubt auf dem kleinen Bildschirm eine Vielzahl auswählbarer Menüpunkte anzuzeigen und dabei einen hohen Komfort bei gleichzeitiger Intuitivität zu bieten. Mit der Steuerung des Roboters über das in der Smartwatch integrierte Gyroskop, wurde ein innovatives Interaktionskonzept umgesetzt. Für die Umsetzung wurde eine Android-Wear App entwickelt. Die Anbindung der App an die Roboterinfrastruktur wurde autark (ohne Smartphone) über WLAN durch nachrichtenbasierte Topics und Services via UDP realisiert. Durch die entwickelte Mensch-Roboter-Schnittstelle kann der Roboter auf einer niedrigen Autonomie-Abstraktionsebene teleoperativ kommandiert werden. Insbesondere wird durch die Nutzung einer Smartwatch als potenzielle Mensch-Roboter-Schnittstelle eine Möglichkeit aufgezeigt, die Kommandierung zukünftiger Serviceroboter im Alltag umzusetzen.