Vertraute Figuren aus Science-Fiction-Filmen, menschenähnliche Roboter, werden in nächster Zukunft Teil unseres Alltags sein. Doch bevor sie zu unseren Begleitern werden, müssen die Maschinen ein Gespür für die menschliche Lebenswelt bekommen. Sie müssen lernen, selbst die zerbrechlichsten Objekte mit großer Sorgfalt zu behandeln. “Dies ist der iCub, ein humanoider Roboter, der von einem europäischen Konsortium entwickelt wurde”, erläutert Alexander Schmitz, Mitarbeiter am Italienischen Institut für Technologie in Genua. “Er hat die Größe eines Kindes und kann für kognitive Zwecke eingesetzt werden. In seine Handflächen und in die Fingerspitzen haben wir druckempfindliche Sensoren eingebaut, die bei unserem Versuch zum Einsatz kommen. Der Roboter wird nach einem zerbrechlichen Becher greifen, der leicht zu Schaden kommen kann. Doch die Sensoren helfen ihm dabei, vorsichtig zu sein.” Mit Hilfe seiner künstlichen Haut misst der Roboter den Druck der Hand und passt ihn an, selbst wenn der iCub stark genug ist, den Plastikbecher notfalls zu zerbrechen. “Roboter wurden lange nur in der Industrie eingesetzt, wo das Zusammenspiel mit den Menschen nicht vorgesehen war”, so Giorgio Cannata, Koordinator des Projekts ROBOSKIN. “Wir denken heute, dass Roboter und Menschen auf verschiedenen Gebieten zusammenarbeiten können, wobei die Rolle des Menschen und des Roboters gleichermaßen wichtig ist. Das gilt beispielsweise für das häusliche Umfeld oder für Heilungsprozesse. Die Entwicklung einer Haut für Roboter hat für die Kontrolle des Zusammenspiels zwischen Roboter und Umwelt sowie zwischen Roboter und Mensch grundlegende Bedeutung. Für die Sicherheit einer Handlung des Roboters ist sie entscheidend.”
Die im Italienischen Institut für Technologie in Genua zusammengestellten iCubs dienen als Test für ein europäisches Forschungsprojekt, dessen Ziel es ist, Roboter mit dem Tastsinn zu versehen. Das setzt ein Gefühl für Berührungen voraus. Wie reagiert ein Roboter auf einen freundlichen oder feindlichen Klaps, Stoß oder Schlag? Forscher von der Universität in Hertfordshire in England haben einen überraschend ausdrucksstarken Roboter geschaffen, der möglicherweise bei der Behandlung von Autismus helfen kann. “KASPAR ist für uns ein Roboter mit minimalem Ausdruck. Das bedeutet, dass der Roboter von der Größe eines Kindes für das Zusammenwirken zwischen Mensch und Roboter, insbesondere für das spielerische Miteinander geschaffen wurde”, sagt Kerstin Dautenhahn, die sich an der englischen Uni damit beschäftigt. “Der Gedanke dabei war, einen Roboter zu bauen, der die Menschen dazu anregen soll, mit ihm zu spielen, wie sie mit einem Kind spielen würden. Bei der Therapie von Autismus beispielsweise kann ein Roboter eingesetzt werden, der Spiele, Szenarien und Interaktionen mit dem Kind entwirft, die therapeutische Ziele erfüllen. Der Roboter kann dem Kind die taktile Interaktion nahebringen. Darum geht es bei dem Projekt ROBOSKIN.” Die Forscher glauben, dass Roboter-Puppen autistischen Kindern mit Kommunikations-Schwierigkeiten ein Gefühl der Sicherheit vermitteln können. Die vorhersehbaren Reaktionen des Roboters fördern ein besseres Verständnis dafür, wie zwischenmenschliche Kommunikation funktionieren sollte. “KASPAR soll das taktile Verhalten der Kinder ermutigen oder entmutigen”, erklärt der Forscher Ben Robins. “Kitzelt ein Kind ihn, bekommt es ein positive Reaktion, fasst es ihn aber härter an, reagiert KASPAR entsprechend. Das Kind wird dann entmutigt.” Diese natürlich aussehenden Reaktionen auf physische Kontakte werden von künstlichen Hautstücken ausgelöst, die unter der Maske und den Kleidern KASPARS verborgen sind. Die weichen und flexiblen Sensoren sind mit einem Computer verbunden, der Druckberührungen interpretiert und in Bewegungen verwandelt. Zen Ji, der ebenfalls in Hertfordshire forscht, fügt hinzu: “Auf jedem Flecken befinden sich 72 Wahrnehmungspunkte. Berührt man sie, lässt sich der Druck auf dem Schirm ablesen. Drückt man stärker, wird das Rot intensiver. Zieht man die Hand zurück, erscheint nichts auf dem Display, weil der Druck fehlt.” Wie groß die Ähnlichkeit zwischen einem sozial verträglichen Roboter und der Erscheinung, dem Verhalten und den Gefühlen eines Menschen sein soll, ist eine strittige Frage, die weiter erforscht werden muss. “Viele Menschen gehen davon aus, dass Roboter eine große Zukunft haben”, meint Kerstin Dautenhahn. “Darum ist es wichtig, das Zusammenspiel mit diesen Maschinen zu untersuchen. Bevor man sie anbietet, müssen sie gründlich mit Menschen getestet werden. Während der Entwicklung der Maschinen müssen die Menschen gefragt werden, was sie wirklich wollen und wie der Roboter bestimmte Aufgaben erfüllen sollte. Es ist daher sehr wichtig, das Verhältnis zwischen Mensch und Roboter zu erforschen, bevor diese Systeme verbreitet werden und Millionen davon daheim oder in der Arbeitswelt zum Einsatz kommen.”
Zurück in Genua. Tastsensoren machen die neuen Fähigkeiten KASPARS sowie der iCubs möglich. Die Sensoren zählen zu den druckempfindlichen Technologien, die im Rahmen des Projektes ROBOSKIN getestet werden. “Dies ist ein Satz von kapazitiven Sensoren, die ähnlich wie die Berührungsbildschirme heutiger Handys funktionieren”, erklärt Giorgio Metta. “Der Unterschied besteht darin, dass diese Haut flexibel sein sollte. Das bedeutet, dass sie aus fexiblen Materialen hergestellt werden muss.” Das Netz von dreieckigen Sensorelementen, das in Genua entwickelt wurde, kann mühelos auf den Körper eines Roboters aufgetragen werden. Von Silikonschaum bedeckt messen Kondensatoren den Unterschied, wenn die weiche Schicht aufgrund des Drucks ihre Dicke verändert. Druckempfindlichkeit ist nicht nur an sich von großem Nutzen. Wirkungsvoller noch wird sie in der Kombination mit Lichtempfindlichkeit. Ein Ballspiel setzt die Koordinierung von Augen und Händen voraus. Mit Hilfe von Sensoren können Roboter an dem Spiel teilnehmen. “Der Roboter nutzt Informationen über die Farbe und Form des Objekts, er kann den Ball identifizieren und die Position seines Mittelpunkts sowie die Größe berechnen”, so Lorenzo Natale, der das Team in Genua leitet. “Mit diesen Informationen ermittelt er die Entfernung und bewegt die Hand. Bei diesem Versuch kommt das taktile Feedback zum Einsatz, das die Finger steuert, wenn er nach dem Ball greift. Für uns ist das einfach, für den Roboter hingegen sehr kompliziert.” Freilich sind elektronische Elemente den empfindlichen Rezeptoren und wirksamen Nervensträngen der menschlichen Haut weit unterlegen. Doch sie sorgen bei humanoiden Maschinen für eine gewisse Tastempfindlichkeit. Möglicherweise wird es damit für Roboter leichter, uns in einer sich verändernden Welt zur Seite zu stehen.