18. August 2022 | Projektserie SMiLE erforscht Assistenzsysteme
Roboter im Einsatz für Pflegebedürftige
Unterstützung durch HUG, Rollin Justin und EDAN
In der Projektreihe SMiLE (Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen) werden Konzepte und Assistenz-Anwendungen entwickelt, um sowohl Menschen mit Behinderungen als auch pflegebedürftigen Personen eine Unterstützung im Alltag zu bieten. Im Projekt sind verschiedenartige Assistenzroboter im Einsatz (von links): Haptisches Interaktionsgerät HUG, Humanoider Roboter Rollin’ Justin und Rollstuhlassistent EDAN.
Rollin‘ Justin ist ein humanoider, zweiarmiger, mobiler Heimassistenzroboter. Bewegungsdetektionssensoren und Stereokameras ermöglichen die 3D-Rekonstruktion der Umgebung. Die nachgiebigen Leichtbauarme erlauben ihm eine feinfühlige Interaktion mit seiner Umwelt. Rollin‘ Justin setzt künstliche Intelligenz ein, um seine Arbeitsabläufe selbstständig zu planen.
HUG ist eine haptische Eingabestation, die mit ihren beiden Leichtbauroboterarmen zum einen die Bewegungen des Menschen misst, um diese als Steuersignale zu nutzen, und zum anderen Kräfte aus der entfernten oder virtuellen Umgebung realistisch dar stellen kann. Der Nutzer spürt die Kräfte, die der Roboter wahrnimmt, er sieht was der Roboter sieht, und er kann dessen Arme, Hände und die mobilen Plattformen (Rollstuhl bei EDAN, mobile Basis bei Justin) einfach und intuitiv steuern.
Roboter können Pflegekräfte nicht ersetzen. Aber Roboter können unterstützen, damit dem Pflegepersonal mehr Zeit für die menschliche Zuwendung bleibt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt in einer Projektserie verschiedene robotische Pflegeassistenten. Die Roboter wurden für die Raumfahrt entwickelt. Sie können aber auch auf der Erde bei gesellschaftlichen Aufgaben helfen.
Welche Tätigkeiten dürfen Roboter in Zukunft in der Pflege übernehmen? Wie wird gewährleistet, dass der Mensch und seine Bedürfnisse stets im Mittelpunkt der technologischen Fortschritte stehen? Wie lassen sich die robotischen Assistenzsysteme in Seniorenheimen, Privathaushalten und Krankenhäusern einsetzen? Das erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen in der Projektserie SMiLE (Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen). „Robotische Pflegeassistenten sollen zum einen das Pflegepersonal entlasten und zum anderen den betroffenen Menschen ein höheres Maß an Selbstständigkeit im Alltag zurückgeben. Die Roboter können auf diese Weise einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität und zur Kommunikation mit Angehörigen und Helfern leisten“, erklärt Projektleiter Jörn Vogel.
Drei Assistenzsysteme: Rollin‘ Justin, EDAN und HUG
Eine Person mit schweren Mobilitätseinschränkungen wird eher einen Roboterstuhl nutzen. Ein humanoider Serviceroboter kann als helfende Hand für eine ältere Person dienen. Auch eine Schnittstelle zwischen den Systemen ist vorhanden. Für die optimale Unterstützung von Menschen werden mehrere Systeme vorbereitet.
Rollin‘ Justin ist ein humanoider, zweiarmiger, mobiler Heim-Assistenzroboter. Über Sensoren und Kameras nimmt er seine Umgebung wahr und wertet die Informationen aus. Die Leichtbauarme ermöglichen eine feinfühlige Interaktion mit der Umwelt. Rollin‘ Justin arbeitet mit Künstliche Intelligenz (KI) (KI), um seine Arbeitsabläufe selbstständig zu planen.
EDAN besteht aus einem Rollstuhl mit einem Leichtbau-Roboterarm und einer Hand. Er wird mit einem Joystick bewegt oder über Muskelsignale, die direkt auf der Hautoberfläche der Person gemessen werden. EDAN und Rollin‘ Justin können außerdem über Smartphones oder Tablets von Angehörigen bewegt werden. Eine Fernsteuerung aus einem Pflege-Kontrollzentrum ist möglich.
HUG ist eine haptische Eingabestation mit zwei Leichtbauarmen für die Steuerung von entfernten Robotern. HUG misst die Bewegungen des Menschen, nutzt sie als Signale und gibt sie so weiter. Gleichzeitig spürt der Nutzer oder die Nutzerin genau die Kräfte, die der Roboter wahrnimmt. So können EDAN und Rollin‘ Justin ebenfalls einfach und intuitiv gesteuert werden.
Im Alltag könnte zum Beispiel EDAN mit seinem Roboterarm helfen, die Selbstständigkeit von Menschen mit Mobilitätseinschränkungen deutlich zu erhöhen. Rollin‘ Justin würde in einer Pflegeeinrichtung Hol- und Bringdienste ausführen. Bei ungewöhnlichen oder schwierigen Aufgaben könnten geschulte Pflegekräfte aus einem Kontrollzentrum die Pflegebedürftigen über HUG schnell unterstützen.
Fokus auf einer sicheren Mensch-Roboter Interaktion
Robotische Technologien finden sich längst in unserem Alltag wieder. Einfache Systeme sind beispielsweise Staubsaugerroboter oder autonome Rasenmähroboter. Die Verwendung von mobilen Servicerobotern bedeutet einen nächsten Schritt. Diese Roboter, die mit Armen und Händen ausgestattet sind, können auf ihre Umgebung reagieren. Möglich werden diese Entwicklungen, weil die moderne Leichtbauroboter-Technologie eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion bietet. Klassische industrielle Roboterarme, wie sie etwa in der Automobilindustrie eingesetzt werden, müssen aus Sicherheitsgründen stets hinter Zäunen betrieben werden. Moderne Leichtbauroboter sind dagegen bei physischem Kontakt mit dem Menschen oder der Umgebung feinfühlig.
Einen wichtigen Meilenstein in diesem Bereich stellte der vor knapp 20 Jahren im DLR entwickelte Leichtbauroboter LBR dar. Er kann durch Gelenkdrehmoment-Sensorik detektieren und beeinflussen, wie er mit der Umgebung in Interaktion tritt. Durch diese zusätzliche Information ist der Roboter in der Lage, sich ähnlich wie ein menschlicher Arm aktiv nachgiebig und dadurch sicher zu verhalten – eine wesentliche Grundvoraussetzung für den Einsatz in der direkten Umgebung des Menschen.
