Teilautonomes Greifen mit einem Mensch-Roboter-System: Evaluation zweier visueller Assistenzvarianten

Abstract

In menschenunfreundlichen Umgebungen stellt der Einsatz von Robotern anstelle von menschlichen Arbeitern/Arbeiterinnen eine sinnvolle Alternative dar. Um eine flexible Anpassung an sich verändernde Bedingungen zu ermöglichen, ist es sinnvoll über ein Mensch-Roboter-System einen menschlichen Operator zur Steuerung der Bewegungsdurchführung einzusetzen. Eine Möglichkeit zur Erleichterung des Erlernens einfacher Bewegungsabläufe wie dem Ergreifen von Objekten in einem solchen System ist das Angebot zusätzlicher visueller Informationen über Position und Systemzustand. In dieser Studie wurden über eine virtuelle Realität zwei visuelle Assistenzvarianten evaluiert. Die erste Variante bezog sich auf die angestrebte Greifqualität. Hierfür wurde der Weg in Richtung einer verbesserten Handposition in Form eines Pfeils vom Daumen der robotischen Hand zum Objekt dargestellt. Die zweite Variante bezog sich auf die Greifbarkeit des Objektgewichts. Hierbei zeigte, entweder permanent oder adaptiv beim Schließen der Hand, ein Billboard neben dem Objekt die Diskrepanz zwischen greifbarem und tatsächlich anzuhebendem Gewicht an. Sechzehn Probanden/Probandinnen führten Griffe unter Zuhilfenahme der unterschiedlichen Assistenzvarianten durch. Dabei wurde das Mapping der Greifenden Hand variiert. Gemessen wurden die Performanz in Form von Bearbeitungszeit, Greifqualität und greifbarem Gewicht sowie die Arbeitsweise und der wahrgenommene Arbeitsaufwand. Der Pfeil führte zu einer Verbesserung der Performanz sowie zu einer Reduktion der subjektiven Einschätzung des Arbeitsaufwands. Beim Vergleich zwischen den beiden Anzeigevarianten zur Greifbarkeit des Gewichts zeigten sich unterschiedliche Ergebnisse je nach Übereinstimmung der robotischen mit der menschlichen Hand.