Der Automaten-Hund

Speziell trainierte tierische Assistenten öffnen Türen, schalten Lichter ein und führen andere nützliche Aufgaben aus, um Menschen mit Behinderung zu helfen – und das schon seit vielen Jahren. Forscher am Georgia Institute of Technology haben sich davon nun inspirieren lassen und einen Roboter entwickelt, der die Beziehung zwischen Hilfebedürftigem und Assistenzhund nachbilden soll.

Roboterentwickler suchen schon seit langem nach Wegen, Automaten zu bauen, die direkt im Haushalt helfen können. Das Problem: Vorprogrammierte Aufgaben und das Befolgen klarer Anweisungen sind kein Problem, doch die Navigation durch eine komplexe Umgebung wie eine Wohnung und die Interaktion mit echten Menschen sind noch immer eine große Herausforderung.

Charles Kemp, Professor am Georgia Tech, glaubt, dass vierbeinige Helfer das ideale Modell für Roboterassistenten bilden. Er begann sein Projekt, in dem er untersuchte, wie Primaten – Kapuzineräffchen, um genau zu sein – trainiert werden, um für Behinderte nützliche Aufgaben zu erledigen – das Heranholen eines Gegenstandes oder das Anschalten eines Gerätes, wenn mit einem Laserpointer auf es gezeigt wird. "Was wir von diesen biologischen Systemen lernen können, hat uns begeistert", meint Kemp. Die Erfahrungen inspirierten ihn und sein Team auch, in diesem Jahr "El-E" zu entwickeln, einen Roboter, den man trainieren kann, in dem man ihm mit einem Laserstift Kommandos gibt.

In letzter Zeit wurden Kemp und seinem Studenten Hai Nguyen das Potenzial von Assistenzhunden bewusst, nachdem sie eine Demonstration der Stiftung "Georgia Canines for Independence" gesehen hatten. Die von der Organisation verliehenen Hunde werden darauf trainiert, Türen, Schubladen und Schränke zu öffnen, bringen Gegenstände und schalten das Licht auf Kommando ein oder aus. "Wir waren beeindruckt, was ein Hund alles kann und lernten, dass es eine Liste von Kommandos gibt, auf die das Tier hört." Genau diesem Modell wolle man nun auch bei Robotern folgen. "Wenn wir einen Automaten bauen könnten, der all diese Kommandos beherrscht, hätten wir etwas sehr Wertvolles."

Die neueste Version von El-E wurde so verbessert, dass er nicht nur auf einen Laser-Pointer reagieren kann, sondern auch gesprochene Befehle versteht und eine größere Anzahl von Kommandos beherrscht. Der Roboter kann ähnlich "bedient" werden wie ein Assistenzhund – er greift etwa nach einem Handtuch, das sich an einer Tür, in einer Schublade oder einem Schrank befindet, wenn man ihn darum bittet. Wie bei Hunden dient das Handtuch dazu, dem Roboter bei der Wahrnehmung und physischer Interaktion zu helfen. "El-E weiß nichts über die spezifische Schublade oder Tür, er kann aber auf Kommando verallgemeinern." Das Handtuch sei dabei recht einfach zu erfassen, weil man es an unterschiedlichen Stellen greifen könne und es trotzdem nicht wegrutsche.

Die Forscher trainierten El-E darauf, ein Handtuch visuell zu erkennen. Der Roboter identifiziert dabei einen enthaltenen Knoten und das aufzuhängende Ende und greift dann die gegenüberliegende Seite, rollt zurück oder vor und zieht es herunter. Eine Spracherkennungssoftware hört auf Kommandos, die aus dem Hundetraining stammen: "Zieh es", "zieh es herunter", "drücke", "bring es her" und andere mehr.

Kemp zeigte seine Arbeit auf der "IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics". Von 40 Versuchen gelang es dem Roboter in 90 Prozent aller Fälle, Schubladen zu öffnen und zu schließen, bei Türen funktionierte das Öffnen in 80 Prozent der Fälle. El-E konnte außerdem Mikrowellentüren betätigen, in dem er an einem Handtuch zog, dass mit einem Saugknopf an der Scheibe befestigt war.

Kemp meint, dass ein solcher Roboterassistent potenziell mehr Menschen ansprechen würde als Assistenzhunde – er muss nicht so lange trainiert werden und braucht weniger Pflege. "Viele Leute hätten gerne einen solchen Hund, können ihn sich aber nicht leisten oder stehen auf der Warteliste", sagt er.

Andrew Ng, Professor für Computerwissenschaften an der Stanford University, der die Arbeit an El-E kennt, hält den Ansatz für "sehr innovativ". Das Kopieren von vierbeinigen Helfern mache es einem Roboter viel einfacherer, in unbekannten Umgebungen zu operieren. "Ich kann mir leicht Roboter vorstellen, die diese Ideen nutzen und sich in den nächsten paar Jahren im Heim von Menschen befinden, die sie brauchen können."

"Wenn man bereit ist, die Umgebung ein wenig auf den Automaten auszurichten, werden Heimroboter viel früher in die Haushalte kommen", meint Kemp. Neben Behinderten würden auch ältere Menschen von solchen Geräten profitieren. "Assistenzhunde geben einem Unabhängigkeit und Privatsphäre zurück, die man mit einem menschlichen Helfer nicht hätte. Roboter haben ein ähnliches Potenzial." (bsc)