Mixed Reality verbessert die Interaktion zwischen Menschen und Robotern am Arbeitsplatz

Da Roboter in Arbeitsumgebungen immer häufiger eingesetzt werden, braucht man einfache, schnelle und tragbare Möglichkeiten, mit ihnen zu interagieren. In Fabriken sollten die Arbeiter effizient und mit wenig Aufwand mit Robotern arbeiten können. Um das zu ermöglichen, werden Technologien eingesetzt, die unsere Wahrnehmung und Interaktion mit der Umgebung verbessern, besonders in Bereichen wie der Produktion und Logistik. In diesem Artikel geht es um ein System, das Mixed Reality nutzt, um Menschen dabei zu helfen, in hektischen Arbeitsumgebungen mit verschiedenen Robotertypen zu interagieren.

#Der Bedarf an besserer Robotinteraktion

In den letzten Jahren hat die Anzahl der in Fabriken und Dienstleistungsbranchen eingesetzten Roboter stark zugenommen. Ältere Roboter waren gross und teuer und hauptsächlich in grossen Fabriken zu finden. Neue kollaborative Roboter arbeiten jedoch eng mit Menschen zusammen, was sie für kleinere Unternehmen zugänglicher macht. Da in Fabriken jetzt verschiedene Roboter zusammenarbeiten, ist es wichtig, dass menschliche Bediener leicht und effektiv mit diesen Maschinen interagieren können. Oft teilen sie den Raum und die Aufgaben mit Robotern, weshalb es entscheidend ist, neue Wege zu finden, wie Menschen diese Roboter steuern und programmieren können.

Natürliche Möglichkeiten zur Kommunikation und Interaktion mit Robotern – wie Sprachbefehle, Gesten und sogar Gesichtsausdrücke – werden immer häufiger. Diese Methoden machen es einfacher für Nutzer, Roboter zu steuern, da sie keine komplexen Programmiersprachen lernen müssen. Zum Beispiel kann das Sprechen mit einem Roboter dem entsprechen, wie Menschen normalerweise miteinander sprechen.

#Realitätserweiterung in Arbeitsumgebungen

Es gibt zwei Haupttechniken, die unsere Interaktion mit Robotern verbessern: Virtuelle Realität (VR) und Erweiterte Realität (AR). VR schafft eine vollständige digitale Umgebung, in die sich die Nutzer eintauchen können, wodurch sie mit virtuellen Versionen von Robotern interagieren können. Dieser Ansatz hilft den Menschen, sich auszubilden und Selbstvertrauen zu gewinnen, bevor sie mit echten Maschinen arbeiten.

AR hingegen fügt der realen Welt digitale Informationen hinzu. Das bedeutet, dass Nutzer hilfreiche Notizen und Hinweise sehen können, die sich auf die aktuellen Aufgaben beziehen. Ein Arbeiter könnte zum Beispiel Pfeile sehen, die anzeigen, wohin ein Roboter gehen sollte, oder Warnungen über mögliche Sicherheitsprobleme erhalten. Während AR nützlich ist, um Informationen bereitzustellen, ermöglicht es den Nutzern nicht, tiefgreifend mit den virtuellen Elementen zu interagieren.

Mixed Reality (MR) kombiniert die besten Aspekte von VR und AR. In MR können Nutzer digitale Elemente sehen, die mit der realen Welt interagieren, wie einen virtuellen Roboter, den sie manipulieren können. Das bedeutet, dass Nutzer, wenn sie einen Roboter steuern wollen, dies tun können, indem sie mit seiner digitalen Kopie interagieren, die vor ihnen erscheint.

#Wie Mixed Reality bei der Robotinteraktion funktioniert

Der MR-Ansatz ermöglicht es den Nutzern, Robotereaktionen über digitale Darstellungen zu steuern. Das bedeutet, dass ein Nutzer, wenn er einen Roboter bewegen möchte, dies über dessen virtuelle Nachbildung tun kann, anstatt einen physischen Controller zu benutzen. Diese Methode erlaubt intuitivere Interaktionen, da die Nutzer den Roboter, den sie steuern, in Echtzeit sehen können.

Damit das MR-System funktioniert, müssen die Nutzer spezielle Brillen tragen, die ihnen die Mixed-Reality-Umgebung zeigen. Mit diesen Brillen kann ein Nutzer eine virtuelle Version des Roboters in seinem Arbeitsbereich sehen. Wenn sie mit ihm interagieren wollen, können sie einfach Gesten machen oder Sprachbefehle an die virtuelle Version geben.

Dieser Ansatz hat mehrere Vorteile. Erstens müssen die Nutzer keine physischen Geräte mit sich tragen, was es einfacher macht, ihre Aufgaben zu bewältigen. Zweitens kann eine virtuelle Steuerung, die in der Nähe der Hand des Nutzers erscheint, das Erlebnis verbessern, da sie frei interagieren können, ohne nach einem Controller suchen zu müssen.

#Ein praktisches Beispiel: Intralogistik

Um zu veranschaulichen, wie diese MR-Interaktion funktionieren kann, betrachten wir ein Szenario in einem intralogistischen Umfeld. In Lagerräumen müssen Betreiber oft Waren bewegen. In dieser Art von Umgebung können verschiedene Roboter, wie Drohnen und automatisierte geführte Fahrzeuge (AGVs), eingesetzt werden, um bei diesen Aufgaben zu helfen.

Drohnen können Artikel durch das Lager heben und transportieren, wodurch die Betreiber von langen Wegen entlastet werden. AGVs können sich wiederholende Aufgaben erledigen, wie das Transportieren von Waren von einem Bereich in einen anderen. In beiden Fällen müssen die menschlichen Betreiber möglicherweise mit diesen Robotern interagieren, um sie auf bestimmte Wege zu lenken oder zu befehlen, Artikel aufzuheben.

Im vorgeschlagenen MR-System könnten Avatare für jeden Roboter erstellt werden. Diese Avatare würden wie die tatsächlichen Roboter aussehen und synchron mit ihnen bewegen. Mit dem MR-Setup können Betreiber eine virtuelle Darstellung einer Drohne sehen, wenn sie ihr befehlen wollen, eine Kiste aufzuheben. Sie können auch Pfeile sehen, die die Bewegungen der Drohne leiten. Tasten für spezifische Aktionen, wie das Aufheben oder Freigeben von Artikeln, wären ebenfalls in der MR-Oberfläche verfügbar.

#Test des MR-Ansatzes

Um zu bewerten, wie effektiv das MR-System ist, wurde ein Experiment durchgeführt, um es mit traditionellen Controllern wie Joypads zu vergleichen. Die Teilnehmer mussten Aufgaben mit sowohl dem MR-System als auch den Joypads durchführen. Ihre Fähigkeit, die Roboter mit jedem System zu steuern, wurde beobachtet und gemessen.

Während dieses Experiments erledigten die Teilnehmer Aufgaben, die sowohl das Bewegen von Gegenständen auf einem Tisch als auch die Interaktion mit den Robotern beinhalteten. Die Hauptaufgabe bestand darin, Kisten zu bewegen, während sekundäre Aufgaben darin bestanden, die AGVs zu lenken und den Drohnen zu befehlen, Artikel aufzuheben.

#Experimenteller Aufbau

Die Tests wurden in einer realistischen virtuellen Umgebung entwickelt, die eine Lagerhausumgebung nachahmte. Die Teilnehmer wurden in das Experiment eingeführt, das ein Tutorial zur Nutzung des MR-Systems beinhaltete. Ausserdem mussten sie vor Beginn ein Einverständnisformular unterschreiben.

Jeder Teilnehmer absolvierte die Aufgaben sowohl mit dem MR-System als auch mit dem Joypad. Nach jeder Aufgabe beantworteten sie Fragen dazu, wie benutzbar sie die Systeme fanden. Dieses Feedback würde den Forschern helfen, die Stärken und Schwächen jeder Methode zu verstehen.

#Ergebnisse des Experiments

Die Ergebnisse zeigten, dass die Teilnehmer die Aufgaben schneller mit dem MR-System erledigten als mit den Joypads. Diese gesteigerte Effizienz war besonders auffällig, wie schnell sie auf neue Aufgaben reagierten, da das MR-Setup sofortige Benachrichtigungen bot.

Während die Joypad-Methode beim Ausführen von Befehlen vielleicht etwas schneller war, berichteten die Teilnehmer, dass der MR-Ansatz insgesamt benutzerfreundlicher war. Viele schätzten, wie die virtuellen Elemente sie durch die Interaktionen führten, was es einfacher machte, die Roboter zu steuern.

#Nutzerfeedback

Die Teilnehmer wurden nach ihren Erfahrungen mit den beiden Interaktionsmethoden gefragt. Viele bevorzugten den MR-Ansatz wegen seines intuitiven Designs. Die Möglichkeit, die Roboter und deren entsprechende digitale Steuerungen in Echtzeit zu sehen, liess sie sich mehr unter Kontrolle fühlen. Einige bemerkten jedoch auch, dass sie mehr Vertrauen hatten, wenn sie Joypads verwendeten, da sie bereits damit vertraut waren.

Das Feedback deutete darauf hin, dass während die MR-Oberfläche neu war und etwas Einarbeitung erforderte, die Anleitung durch die virtuellen Darstellungen den Nutzern half, zu verstehen, was zu tun war. Im Gegensatz dazu erforderte die Benutzung von Joypads oft das Erinnern an spezifische Aktionen, die mit Tasten verbunden waren, was manchmal verwirrend sein konnte.

#Fazit

Dieser neue Ansatz mit Mixed Reality bietet eine vielversprechende Möglichkeit, Menschen bei der Interaktion mit Robotern zu helfen. Indem die Nutzer virtuelle Nachbildungen der Roboter steuern können, reduziert das System die Notwendigkeit physischer Controller und verbessert das gesamte Erlebnis.

Da Roboter in verschiedenen Branchen immer verbreiteter werden, ist es entscheidend, effiziente und benutzerfreundliche Möglichkeiten zu finden, mit ihnen zu arbeiten. Der vorgeschlagene MR-basierte Interaktionsansatz zeigt ein erhebliches Potenzial, wie Menschen in vielen Umgebungen, insbesondere in der Logistik und Produktion, mit Robotern umgehen.

Die positiven Rückmeldungen der Nutzer deuten darauf hin, dass Mixed-Reality-Systeme mit weiterer Entwicklung und Übung zu einer standardisierten Methode für die Mensch-Roboter-Interaktion werden könnten. Das sofortige Feedback und die einfache Befehlsgebung in der MR-Umgebung könnten zu sichereren und effizienteren Arbeitsplätzen führen.