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MobiKa - Kostengünstiger mobiler Roboter für die Mensch-Roboter-Interaktion

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Eine Möglichkeit, älteren Menschen einen längeren Aufenthalt zu ermöglichen, ist der Einsatz von Servicerobotern, die sie bei der täglichen Arbeit unterstützen. Mit diesem Ziel entwerfen, entwickeln und bewerten wir einen kostengünstigen mobilen Roboter zur Kommunikation mit älteren Menschen. Die Grundidee ist die Entwicklung eines erschwinglichen Kommunikationsassistenten-Roboters, der für die multimodale Mensch-Roboter-Interaktion (HRI) optimiert ist. Unser Roboter kann mit einem neuen Algorithmus autonom durch dynamische Umgebungen navigieren, um Posen für sich nähernde Personen zu berechnen

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Aufgrund des demografischen Wandels in den kommenden Jahren wird die Zahl der älteren Menschen in den meisten Industrieländern zunehmen. Die Robotertechnik kann diesen Menschen helfen, so lange wie möglich selbstbestimmt und unabhängig in ihren Häusern zu leben und den Bedarf an ambulanter oder stationärer Pflege zu reduzieren, z.B. durch Kommunikationsmittel, Erkennung von Anomalien und Notfällen, Führung von Menschen und Abholen von Gegenständen. Serviceroboter können auch andere Menschen mit eingeschränkter Mobilität unterstützen, wie z.B. Rehabilitationspatienten.

Private Haushalte sind hochdynamische Umgebungen, die in erster Linie für den Menschen bestimmt sind. Ein mobiler Roboter muss daher enge Passagen bewältigen und benötigt ein Design, das eine sichere HRI unterstützt. Um bezahlbar zu sein, müssen Roboter kostengünstig verfügbar sein, aber gleichzeitig eine hohe Funktionalität bieten.

In diesem Beitrag stellen wir MobiKa (Mobile Communication Assistant) vor, wie in Abb. 1 dargestellt. Unsere Vision ist es, die oben genannten Probleme zu lösen, indem wir einen erschwinglichen mobilen Mehrzweck-Serviceroboter entwickeln, der sich auf die Kommunikation konzentriert. MobiKa kann innerhalb einer vordefinierten Umgebung autonom navigieren. Für die Mensch-Roboter-Interaktion ist MobiKa in der Lage, den Benutzer robust anzusprechen. MobiKa ist einfach zu bedienen, auch für nicht-technische Anwender. Mit dem Einsatz von funktionalem Hardware-Design und modularer Software-Architektur bieten wir eine hochflexible Roboterplattform.

MobiKa ist als mobiler Kommunikationsassistent konzipiert. Bei der Entwicklung des Roboters war die Hauptidee, ein erschwingliches System zu entwickeln, das für die Mensch-Roboter-Interaktion optimiert ist. Deshalb haben wir uns für ein funktionales Design entschieden, das uns hilft, den Preis zu senken und zeigt, dass die Fähigkeiten des Roboters weit von denen eines Menschen entfernt sind. Um es bezahlbar zu machen, basierten wir das Design auf Open-Source-Software und kostengünstiger Hardware.

Ziel der Entwicklung war es, Funktionen wie:

Allgemeine Kommunikationsaufgaben über multimodale Schnittstellen (Sprache und Bild)

Unterhaltungsfunktionen (Spiele und Dienste auf dem Display, Aktivierung des Benutzers)

Reaktion auf Stürze von Benutzern; Verbindung mit stationären Sensoren und Netzwerken zur Erkennung von medizinischen Notfällen und Kontaktaufnahme mit einem externen Dienstleister (Roboterführer für Stürze)

Erinnerung an Termine und Medikamenteneinnahme

Telepräsenz und Telemedizin

Einfache Transportaufgaben (Benutzer platziert Objekte auf dem Roboter)

Begleitende Personen

Offene Infrastruktur für Drittanbieter-Applikationen, z.B. für medizinische Dienste

Mit diesen Funktionen kann MobiKa ältere Menschen dabei unterstützen, unabhängig zu bleiben und länger in ihren Häusern zu leben. Es kann auch Rehabilitationspatienten unterstützen, damit sie früher zum normalen Alltag zurückkehren können.

MobiKa basiert auf einer kompakten mobilen Basis, in der sich die Hauptkomponenten befinden. Die Abmessungen des Roboters wurden aus der beabsichtigten Benutzerinteraktion abgeleitet; für die Interaktion mit stehenden Personen benötigt MobiKa eine Mindesthöhe von

1.1m

Um auch die Interaktion mit sitzenden und liegenden Personen zu ermöglichen, muss der Bildschirm in der Höhe verstellbar sein. Deshalb wurde eine riemengetriebene Linearachse entwickelt, die es ermöglicht, ein Android-Tablett an die Haltung des Benutzers anzupassen. Länge und Breite sowie die Masse wurden so gering wie möglich gehalten, was erforderte, die Masse bodennah zu konzentrieren, um die Stabilität während der Fahrt zu erhalten.