Mensch-Roboter-Sicherheit durch neuartigen Unaufmerksamkeits-bewussten Algorithmus erhöhen

Washington State University, Pullman, WA

WSU-Graduiertenstudent Mohsen Amiri mit Professor Mehdi Hosseinzadeh arbeiten daran, Roboter sicherer zu machen, indem sie diese sensibler für menschliche Unachtsamkeit machen. (Bild: WSU.edu)

Algorithmus berücksichtigt menschliche Unaufmerksamkeit

Ein neuer Algorithmus könnte Roboter sicherer machen, indem er sie sensibler für menschliche Unaufmerksamkeit macht.

In computergestützten Simulationen von Verpackungs- und Montagelinien, an denen Menschen und Roboter zusammenarbeiten, verbesserte der Algorithmus, der menschliche Unachtsamkeit berücksichtigt, die Sicherheit um maximal etwa 80 Prozent und die Effizienz um maximal etwa 38 Prozent im Vergleich zu bestehenden Methoden. Die Arbeit wurde in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems veröffentlicht.

„Es passieren täglich eine große Anzahl von Unfällen aufgrund von Unachtsamkeit – die meisten leider durch menschliche Fehler“, sagte Hauptautor Mehdi Hosseinzadeh, Assistant Professor an der School of Mechanical and Materials Engineering der Washington State University. „Roboter handeln wie geplant und folgen den Regeln, aber Menschen folgen den Regeln oft nicht. Das ist das schwierigste und herausforderndste Problem.“

WSU-Graduiertenstudent Mohsen Amiri mit Professor Mehdi Hosseinzadeh arbeiten daran, Roboter sicherer zu machen, indem sie diese sensibler für menschliche Unachtsamkeit machen.

Roboter, die mit Menschen arbeiten, sind in vielen Branchen zunehmend verbreitet, wo sie oft zusammenarbeiten. Viele Branchen erfordern, dass Menschen und Roboter einen Arbeitsbereich teilen, aber repetitive und monotoner Arbeit kann Menschen den Fokus verlieren lassen und Fehler machen. Die meisten Computerprogramme helfen Robotern, zu reagieren, wenn ein Fehler passiert. Diese Algorithmen könnten sich entweder auf Effizienzsteigerung oder Sicherheit fokussieren, aber sie haben das sich ändernde Verhalten der Menschen, mit denen sie arbeiten, nicht berücksichtigt, sagte Hosseinzadeh.

Als Teil ihrer Bemühungen, einen Plan für die Roboter zu entwickeln, arbeiteten die Forscher zunächst daran, menschliche Unachtsamkeit zu quantifizieren, indem sie Faktoren wie die Häufigkeit untersuchten, mit der ein Mensch eine Sicherheitswarnung ignoriert oder verpasst.

„Wir definierten die Unachtsamkeit, und der Roboter beobachtete das Verhalten des Menschen und versuchte, es zu verstehen“, sagte er. „Der Begriff des Unachtsamkeitslevels ist neu. Wenn wir wissen, welcher Mensch unaufmerksam ist, können wir etwas dagegen tun.“

Sobald der Roboter unachtsames Verhalten identifiziert, ist er programmiert, seine Interaktion mit dem so handelnden Menschen zu ändern, um die Chance zu verringern, dass die Person einen Arbeitsplatzfehler verursacht oder sich verletzt. So könnte der Roboter beispielsweise seine Aufgabenverwaltung ändern, um dem Menschen nicht in die Quere zu kommen. Der Roboter aktualisiert kontinuierlich den Unachtsamkeitslevel und alle beobachteten Änderungen.

Die Forscher testeten ihren Plan mit einer Computersimulation einer Verpackungslinie aus vier Personen und einem Roboter. Sie testeten auch eine simulierte kollaborative Montagelinie, in der zwei Menschen mit einem Roboter zusammenarbeiteten.

„Die Kernidee ist, den Algorithmus weniger sensibel für das Verhalten unachtsamer Menschen zu machen“, sagte Hosseinzadeh. „Unsere Ergebnisse zeigten, dass das vorgeschlagene Schema die Fähigkeit hat, Effizienz und Sicherheit zu verbessern.“

Nach der Durchführung einer Computersimulation planen die Forscher, ihre Arbeit in einem Labor mit echten Robotern und Menschen zu testen – und schließlich in Feldstudien. Sie wollen auch andere menschliche Eigenschaften quantifizieren und berücksichtigen, die die Arbeitsplatzproduktivität beeinflussen, wie menschliche Rationalität oder Gefahrenbewusstsein.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie Sara Zaske unter sara.zaske@wsu.edu; 509-335-4846.