Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie arbeiten Roboter gut im Team mit Menschen?

21.10.2013
Mensch und Roboter arbeiten heute meist strikt getrennt voneinander. Doch was passiert, wenn beide Hand in Hand gemeinsam Aufgaben lösen müssen?

Wenn der Roboter schneller wird, er seine Bewegungsbahn variiert und damit unvorhersehbarer wird, nehmen bei den Probanden Stress- und Fehlerhäufigkeit zu. Das sind Ergebnisse des Psychologen Markus Koppenborg von der Universität Bonn, der seine Masterarbeit am Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) in Sankt Augustin absolvierte. Die Arbeit wurde mit dem Georgia und Helmut Friedrich-Stiftungspreis ausgezeichnet.


Im Virtual-Reality-Labor des Instituts für Arbeitsschutz in Sankt Augustin: Der Roboter und die Arbeitsumgebung werden täuschend echt dreidimensional auf einem Großbildschirm projiziert. Der Proband steht davor am Laptop und erteilt damit Befehle. Foto: Birgit Naber/IFA

Roboter sind kaum mehr wegzudenken: Im Automobilbau schweißen die programmierbaren Maschinen Bleche zusammen. In Kernkraftwerken verrichten sie in radioaktiven Bereichen ihre Arbeit. Und selbst im Operationssaal kommen sie zum Einsatz, um dort hochpräzise Eingriffe vorzunehmen. Damit es mit den flinken und enorm kräftigen Maschinen zu keinen Unfällen kommt, gilt die Sicherheitsregel, dass der Arbeitsraum von Mensch und Roboter strikt zu trennen sind.

„Der so genannte kollaborierende Roboter ist eine Zukunftsvision: Er soll mit dem Menschen Hand in Hand arbeiten“, sagt Markus Koppenborg, der an der Universität Bonn und dem Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) in Sankt Augustin seine Masterarbeit zu diesem Thema absolviert hat.

Arbeitsräume von Mensch und Roboter überschneiden sich

Der Psychologe der Universität Bonn untersuchte im Labor, wie Probanden die Zusammenarbeit mit einem Roboter hinsichtlich Gefahren und Beanspruchung empfinden und wie ihre Arbeitsleistung beeinflusst wird. Hierfür nutzte Koppenborg das Virtual-Reality-Labor des IFA. Auf einem acht mal drei Meter großen, halbkreisförmigen Großbildschirm wurde ein täuschend echt aussehender dreidimensionaler Roboter in einer Industriehalle projiziert, der Werkstücke zu verschiedenen Behältern transportierte. An einem Schaltpult konnten die Probanden durch Knopfdruck Befehle an den künstlichen Helfer erteilen. „Das Besondere bei dem Experiment war, dass sich die Arbeitsräume von Mensch und Roboter überschnitten“, berichtet Koppenborg.

Die Herausforderung war nicht trivial: Die Probanden hatten an einem Computer Produktionsaufgaben zu erledigen und mussten gleichzeitig noch den Roboter per Knopfdruck anweisen, wohin er die Werkstücke transportieren sollte. Zudem wurde die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters gesteigert und seine Bewegungsbahn variiert, wodurch seine Bewegungen unvorhersehbarer wurden. Währenddessen erfasste der Psychologe, wie viele Aufgaben von den Testpersonen in einer bestimmten Zeit erledigt wurden und wie groß die Fehlerrate dabei war. Außerdem zeichneten Sensoren die Herzfrequenz der Probanden auf.

Leistungseinbußen und erhöhter Stress

Die Ergebnisse zeigten, dass bei den Probanden Leistungseinbußen bei der Aufgabenbearbeitung zu verzeichnen waren, sobald der Roboter in variierender Bahn und damit unvorhersehbarer arbeitete. Je flotter die programmierbare Maschine werkelte, desto größer war das Empfinden von Angst und Beanspruchung bei den Testpersonen. Die größte Gefahr nahmen die Probanden bei Roboterbewegungen wahr, die sowohl schnell waren als auch in ihrer Bahn variierten. „Auf kritische Situationen kann der Nutzer bei hoher Beanspruchung nicht mehr adäquat reagieren, woraus sich Sicherheitsrisiken ergeben“, sagt Koppenborg. Diese Erkenntnisse können zur Erhöhung der Sicherheit sowie der Maximierung der Effizienz in der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter beitragen. „Die Bedeutung der in der Masterarbeit untersuchten Fragestellung liegt in der häufigen – und in Zukunft wahrscheinlich noch wachsenden – Interaktion zwischen Mensch und Roboter an industriellen Arbeitsplätzen“, sagt Prof. Dr. Ulrich Ettinger vom Institut für Psychologie der Universität Bonn, der die Arbeit mitbetreute.

„Herr Koppenborg hat mit seiner experimentellen Simulationsstudie ein Thema bearbeitet, in dem noch viel Potenzial für die Zukunft steckt“, sagt Dr. Peter Nickel, der für das IFA die Masterarbeit betreute. Für viele Branchen gebe es Pläne für Arbeitsplätze, an denen Menschen und Roboter kooperieren und kollaborieren sollen. Erste Beispiele dafür zeichneten sich bereits heute in der betrieblichen Praxis ab. Für seine außergewöhnlichen Leistungen in seiner Masterarbeit und sein bisheriges Engagement wurde Koppenborg mit dem Georgia und Helmut Friedrich-Stiftungspreis 2013 ausgezeichnet. Der Preis ist mit 3.500 Euro dotiert. Nach dem Abitur in Münster studierte Koppenborg Psychologie und Politikwissenschaft in Trier und Aachen. Danach absolvierte er ein Master-Studium in Psychologie an der Universität Bonn. Er arbeitet nun als wissenschaftlicher Mitarbeiter im IFA.

Kontakt:

Markus Koppenborg
Institut für Arbeitsschutz der
Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA)
Sankt Augustin
Tel. 02241/2312668
E-Mail: Markus.Koppenborg@dguv.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Weltweit erste Therapiemöglichkeit für Kinderdemenz CLN2 entwickelt
25.04.2018 | Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

nachricht Tabakrauchen verkalkt Arterien stärker als reiner Cannabis-Konsum
11.04.2018 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics