Hilfreiche Hand

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Ein neuer Roboter, der am Georgia Institute of Technology entwickelt wurde, versteht Kommandos, die ihm mit einem denkbar einfachen Eingabewerkzeug erteilt werden – einem simplen Laserpointer. Der Automat wird so zum Apportierwerkzeug: In einer Demonstration präsentierten die Forscher eine Versuchsperson, die auf einem Stuhl sitzt und mit einem grünen Laserstift auf ein Telefon deutet, das ein paar Meter weiter entfernt liegt. Der schmale, knapp 1,7 Meter große Roboter namens "El-E" ("Elevated Engagement") fixierte sogleich das Kommunikationsgerät, rollte zu ihm herüber, nahm es auf und brachte es zum Auftraggeber.

Während es zwar inzwischen allerlei digitale Freunde gibt, die uns Gesellschaft leisten – vom Furby über das Tamagotchi bis hin zum Therapieroboter "Paro", einem elektronischen Seehundebaby -, ist El-E ein erster Schritt hin zu einem Roboter, der eines Tages unser ganzes Haus aufräumen oder das Geschirr abwaschen könnte. Bis dahin sind jedoch noch allerlei Hindernisse aus dem Weg zu räumen, in Bereichen wie Navigation, Raumerfassung und Kommunikationsabwicklung.

El-E wurde im Georgia Tech Healthcare Robotics Lab gebaut und ist nun der erste Roboter, der sich über einen Laserpointer lenken lässt – eine Methode, die genauer ist als die Steuerung über Gesten oder die Spracheingabe, an der schon länger experimentiert wird. Laut Studienleiter Charles Kemp war der Ansatz unter anderem von stark gelähmten Menschen inspiriert, die Laser bereits jetzt nutzen, um mit Hilfstieren wie trainierten Äffchen zu kommunizieren. "Das ist eine reale Point-and-Click-Schnittstelle", sagt Kemp. Die Nutzer zeigen mit dem Laser auf den Gegenstand, der sie interessiert und dann, wohin er befördert werden soll – zum Auftraggeber, zu einer anderen Person oder auf eine andere Oberfläche.

El-E ist außerdem der erste Roboter, der autonom Objekte von Oberflächen verschiedener Höhen in einer vorher unbekannten Umgebung ergreifen kann. Zwar gab es schon länger Automaten, die Objekte von Tischen oder Regalen nehmen konnten, doch kannten sie stets die Anordnung, die sich entweder gar nicht oder nur wenig veränderte. El-E kann hingegen auch in einem neuen Raum ohne elektronische Karte arbeiten und mit neuen oder veränderten Möbeln arbeiten, deren Oberflächen er selbst mit einem eingebauten Lasererfassungssystem erkennt.

Kemps Labor entwickelt den Roboter zusammen mit Julie Jacko, Direktorin des Instituts für Gesundheitsinformatik und Professorin an der University of Minnesota. Mit im Team war außerdem Jonathan Glass, der ein Zentrum an der Emory University leitet, das sich mit der Muskelatrophieerkrankung ALS beschäftigt. Das Forscherteam verwendete mehrere bereits im Handel erhältliche Komponenten, um den Großteil des Roboters zu bauen. Das neuartige Laserpointer-Interface dient als Kopf. Es besteht aus einer Kamera, die mit einem Spiegel versehen ist, um eine Rundumsicht zu erlauben. Der Roboter dreht seine beiden hochauflösenden Kameras, bis er den Punkt genau anblickt, auf den der Laserpointer zeigt. Dann werden die Informationen weiter vermessen, um die Position des Objektes im dreidimensionalen Raum zu erfassen. Sobald El-E das Objekt angepeilt hat, gibt er ein Quittierungsgeräusch von sich und rollt auf es zu.

"Die Nutzung des Laserpointers eröffnet eine ganz neue Methode, wie Menschen mit Robotern interagieren können", meint Andrew Ng, Professor für Computerwissenschaften an der Stanford University, der Kemps Arbeit gut kennt. "Ich denke, dass diese Art der Steuerung in diversen weiteren Bereichen nützlich sein könnte."

Bevor der Gegenstand aufgenommen wird, setzt El-E einen Laser-basierten Entfernungsmesser ein, um herauszufinden, ob das Objekt auf dem Boden oder einer höher gelegenen Oberfläche steht. Befindet es sich auf dem Boden, bewegt sich der Roboter auf es zu und nutzt den Entfernungsmesser dann, um den Boden abzusuchen. Steht der Gegenstand hingegen weiter oben, wird nach der Kante der Oberfläche des Tisches oder Schreibtisches gesucht, auf dem sich das Objekt befindet. Ist diese Verbindung hergestellt, wird die Oberfläche des Tisches gescannt und die Kamera an der Hand des Roboters verwendet, um das Objekt visuell von anderen Dingen abzugrenzen. (Wichtig ist dabei derzeit noch, dass der Tisch eine einheitliche Textur hat.) El-E kann bereits ein Objekt unter mehreren auswählen, so lange sie nur weit genug voneinander entfernt stehen. Tests mit Haufenbildungen oder überlappenden Objekten stehen allerdings noch aus.