Es gibt pflegebedürftige Menschen, die bei der Bewältigung des Alltags auf fremde Hilfe angewiesen sind. Und es gibt komplexe Maschinen, die genau für diese Aufgabe entwickelt und gebaut wurden. Damit Pflegeroboter effizient eingesetzt werden können, braucht es vor allem funktionierende Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine. „Die intuitive Benutzung der Pflegeroboter ist sehr wichtig und bei autonomen Staubsaugern klappt das auch schon sehr gut“, sagt Barbara Deml, Leiterin des Instituts für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation (ifab) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) „Aber um komplexere Arbeiten zu übernehmen, müssen die Maschinen auch die Bedürfnisse der pflegebedürftigen Menschen erkennen und darauf entsprechend reagieren“.

Mensch-Maschine-Interaktion ist neben Arbeitsgestaltung und Arbeitsorganisation einer der drei Forschungsschwerpunkte am ifab. „Bei allen technischen Entwicklungen müssen wir immer auch den späteren Nutzer nach seinen Bedürfnissen befragen. Deshalb muss die Technik menschgerecht sein“, sagt Deml. Nur dann könnten praktikable Lösungen für die Gesellschaft entwickelt und später einmal auf den Markt gebracht werden. Beim Forschungsprojekt Sichere Wahrnehmung zur flexiblen Assistenz in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen (SINA) beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler etwa mit der möglichst unfallfreien Übergabe von Alltagsgegenständen von einem Roboterarm an einen Menschen.

Barbara Deml ist Institutsleiterin am Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation © Karlsruher Institut für Technologie

Durch den Einsatz von neuartigen Sensoren, die sowohl Berührungen als auch Annäherungen erkennen können, sollen solche Übergabe-Vorgänge deutlich sicherer und flexibler als bisher gestaltet werden. Bei den einzelnen Versuchsreihen werden potenzielle Nutzerinnen und Nutzer auch nach ihrer Einschätzung gefragt. „Diese Befragungen bringen teilweise überraschende Ergebnisse zu Tage“, sagt Deml.

So hätten sich gleich mehrere pflegebedürftige Patientinnen und Patienten erkundigt, ob ein Hilfsroboter auch mit ihrer Katze zurechtkommen würde.

Moderne Pflegeroboter sollen auf Stress reagieren

Nach Demls Einschätzung muss ein Hilfsroboter allerdings weitaus mehr können als lediglich Unfälle vermeiden. „Menschliche Pflegekräfte erkennen, wenn jemand gestresst ist und etwas Ruhe benötigt. Moderne Roboter-Helfer sollten das auch können“, sagt die Psychologin und Ingenieurin. Bei den Forschungsprojekten werden von den Patientinnen und Patienten zur Messung des Stresslevels deshalb medizinische Daten wie Herzrhythmus oder Muskelaktivität erfasst und an die Roboter weitergeleitet. Kommt es zu Abweichungen von den üblichen Werten, können die Maschinen dann aktiv auf die veränderten Bedingungen reagieren.

„Technische Voraussetzungen für autonome Systeme sind vorhanden“

Auch bei anderen Forschungsfeldern wie etwa bei der Entwicklung von autonomen Fahrassistenzsystemen spielt die ständige Interaktion zwischen Mensch und Maschine bereits eine wichtige Rolle. „Kurz bevor es zu einer brenzligen Situation kommt, verändert sich bei Autofahrern erfahrungsgemäß die Hautleitfähigkeit. Und auch geweitete Pupillen kündigen eine solche Situation an“, sagt Deml.

Werden solche Veränderungen dem Fahrassistenzsystem in Echtzeit mitgeteilt, können dann die Techniken zur Unfallvermeidung in Betrieb genommen werden. Eine komplette Verkabelung der Autofahrer sei aber dank moderner Sensortechnik nicht mehr nötig. Die Hautleitfähigkeit kann problemlos übers Lenkrad gemessen werden und für das Erfassen der Pupillenbewegungen reichen eine einfache Kamera und eine Software zur Gesichtserkennung. „Die technischen Voraussetzungen für den Einsatz von autonomen Systemen sind vorhanden. Nun müssen bei der Entwicklung auch noch die Nutzer mit ins Boot genommen werden“, sagt die Expertin.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit erhöht die gesellschaftliche Akzeptanz der Technik

Nach Demls Erfahrung entscheiden am Ende nämlich drei Faktoren über den Erfolg einer technischen Neuerung: Die Algorithmik, die Menschenwissenschaften und die Domäne, in der die Technik am Ende zum Einsatz kommt. „An der Entwicklung von funktionierenden Systemen müssen deshalb auch Expertinnen und Experten aus sämtlichen Fachbereichen beteiligt sein“, sagt Deml. Für die Entwicklung eines Assistenzsystems für den Operationssaal holte sie sich neben den Informatikern und den Soziologen noch einen Chirurgen mit ins Boot und bei der Entwicklung von Hilfsrobotern werden neben Maschinenbauingenieuren und Geisteswissenschaftlern auch Krankenpfleger nach ihrer Einschätzung gefragt.

Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit wird laut Deml auch die gesellschaftliche Akzeptanz der technischen Errungenschaften erhöht. „Früher haben sich an Institutionen wie dem KIT die Ingenieure in ihren Laboren um die Entwicklung neuer Technik gekümmert“, so Deml. Herausgekommen seien dann Produkte, die zwar einwandfrei funktionieren, aber ohne ein gewisses technisches Grundverständnis kaum zu nutzen gewesen seien. „Heute ist die Technik hinter den Systemen noch um ein Vielfaches komplizierter geworden“, betont Deml. Deshalb müsste die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine so einfach wie möglich gehalten werden.

Für Mensch-Maschine-Schnittstellen gibt es kein Patentrezept

Ein Patentrezept für die bestmögliche Mensch-Maschine-Schnittstelle gibt es nach Demls Einschätzung allerdings nicht. Mit der Entwicklung eines intuitiv benutzbaren Smartphones habe Apple-Gründer Steve Jobs im Jahr 2007 auf dem Gebiet der Unterhaltungselektronik und Kommunikation zwar eine wahre Revolution ausgelöst und dabei auch dem Siegeszug der sozialen Netzwerke die Bahn bereitet. „Aber bei vielen anderen Techniken kommt es auf die speziellen Eigenschaften der Nutzerinnen und Nutzer oder das Arbeitsumfeld an“, so Deml. Bei maschinellen Haushaltshilfen empfehle sich die Steuerung über Spracherkennung; in einer lauten Produktionshalle eher die Bedienung der Maschinen durch Gesten oder Touchscreen.