Sollen Mensch und Roboter Hand in Hand arbeiten, geraten Menschen unter Druck, sobald der Roboter schneller und unvorhersehbarer in seinen Bewegungen wird. Die Fehler nehmen zu, zeigt die Arbeit des Psychologe Markus Koppenborg.
Roboter sind kaum mehr wegzudenken: Im Automobilbau schweißen programmierbare Maschinen Bleche zusammen. In Kernkraftwerken verrichten sie in radioaktiven Bereichen ihre Arbeit. Und selbst im Operationssaal nehmen sie hochpräzise Eingriffe vor. Damit es mit den flinken und enorm kräftigen Maschinen nicht zu Unfällen kommt, gilt die Sicherheitsregel, dass der Arbeitsraum von Mensch und Roboter strikt zu trennen sind. „Der so genannte kollaborierende Roboter ist eine Zukunftsvision: Er soll mit dem Menschen Hand in Hand arbeiten“, sagt Markus Koppenborg, der an der Universität Bonn und dem Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) in Sankt Augustin seine Masterarbeit zu diesem Thema absolviert hat.
Der Psychologe der Universität Bonn untersuchte im Labor, wie Probanden die Zusammenarbeit mit einem Roboter hinsichtlich Gefahren und Beanspruchung empfinden und wie ihre Arbeitsleistung beeinflusst wird. Hierfür nutzte Koppenborg das Virtual-Reality-Labor des IFA. Auf einem großen, halbkreisförmigen Großbildschirm wurde ein täuschend echt aussehender dreidimensionaler Roboter in einer Industriehalle projiziert, der Werkstücke zu verschiedenen Behältern transportierte. An einem Schaltpult konnten die Probanden durch Knopfdruck Befehle an den künstlichen Helfer erteilen.
Die Aufgabe war nicht trivial: Die Probanden hatten an einem Computer Produktionsaufgaben zu erledigen und mussten gleichzeitig noch den Roboter per Knopfdruck anweisen, wohin er die Werkstücke transportieren sollte. Währenddessen erfasste der Psychologe, wie viele Aufgaben von den Testpersonen in einer bestimmten Zeit erledigt wurden und wie groß die Fehlerrate dabei war. Außerdem zeichneten Sensoren die Herzfrequenz der Probanden auf.
Die Ergebnisse zeigten, dass bei den Probanden Leistungseinbußen bei der Aufgabenbearbeitung zu verzeichnen waren, sobald der Roboter in variierender Bahn und damit unvorhersehbarer arbeitete. Je flotter die programmierbare Maschine werkelte, desto größer war das Empfinden von Angst und Beanspruchung bei den Testpersonen. Die größte Gefahr nahmen die Probanden bei Roboterbewegungen wahr, die sowohl schnell waren als auch in ihrer Bahn variierten. „Auf kritische Situationen kann der Nutzer bei hoher Beanspruchung nicht mehr adäquat reagieren, woraus sich Sicherheitsrisiken ergeben“, sagt Koppenborg. Diese Erkenntnisse können zur Erhöhung der Sicherheit sowie der Maximierung der Effizienz in der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter beitragen. „Die Bedeutung der in der Masterarbeit untersuchten Fragestellung liegt in der häufigen – und in Zukunft wahrscheinlich noch wachsenden – Interaktion zwischen Mensch und Roboter an industriellen Arbeitsplätzen“, sagt Prof. Dr. Ulrich Ettinger vom Institut für Psychologie der Universität Bonn, der die Arbeit mitbetreute.
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