DE102017209032A1

DE102017209032A1 - Verfahren zum Steuern eines Roboters

Info

Publication number: DE102017209032A1
Application number: DE102017209032.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Leidner; Peter Birkenkampf
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: DE102017209032B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Roboters mit den Schritten:
- Ermitteln von verschiedenen Aktionen, die durch den Roboter durchführbar sind,
- Einschränken der vom Roboter durchführbaren Aktionen gemäß mindestens einer Vorbedingung,
- Anzeigen auf einer Anzeigevorrichtung dieser eingeschränkten Anzahl der vom Roboter durchführbaren Aktionen, so dass ein Nutzer aus dieser eingeschränkten Anzahl eine durchzuführende Aktion auswählen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Roboters.
Roboter werden im Stand der Technik für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, beispielsweise für Weltraumanwendungen, in Katastrophengebieten, aber auch in Pflegeeinrichtungen und in privaten Haushalten. Roboter können bereits jetzt eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen.
Zum Steuern von Robotern sind aus dem Stand der Technik verschiedene Eingabevorrichtungen bekannt, beispielsweise Joysticks oder aber auch Computerprogramme, mithilfe derer ein Roboter auch (teil-) autonome Fähigkeiten ausführen kann. Aufgrund der großen Anzahl an Fähigkeiten eines Roboters und der damit verbundenen großen Anzahl an durchführbaren Aktionen ist die Bedienung eines Roboters durch Eingabevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik oft unübersichtlich und für ungeübte Benutzer schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zum Steuern eines Roboters bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines Roboters umfasst zunächst ein Ermitteln von verschiedenen Aktionen, die durch den Roboter durchführbar sind. Anschließend werden die vom Roboter durchführbaren Aktionen gemäß mindestens einer Vorbedingung eingeschränkt. Sodann wird auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Display einer Benutzerschnittstelle diese eingeschränkte Anzahl der vom Roboter durchführbaren Aktionen angezeigt, so dass ein Nutzer aus dieser eingeschränkten Anzahl eine durchzuführende Aktion auswählen kann.
Dadurch, dass die vom Roboter durchführbaren Aktionen eingeschränkt werden und dem Nutzer lediglich diese eingeschränkte Anzahl an durchführbaren Aktionen gemäß mindestens einer Vorbedingung angezeigt wird, ist die Auswahl einer durchzuführenden Aktion durch den Nutzer erheblich vereinfacht. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, situations- oder kontextbezogen die Auswahl der durchzuführenden Aktionen einzuschränken. Auch eine Anpassung an Berechtigungen und/oder Fähigkeiten des Nutzers ist möglich. Auch ist es möglich, den Nutzer bei der Durchführung von Abfolgen verschiedener Aktionen anzuleiten, indem ihm lediglich bestimmte Aktionen angezeigt werden, die von vorangehenden Aktionen abhängen.
Es ist bevorzugt, dass die Vorbedingung eine globale Vorbedingung ist, die insbesondere besagt, dass eine Aktion erst dann durchführbar ist, nachdem eine notwendige vorausgehende Aktion abgeschlossen ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorbedingung besagt, dass die durchzuführende Aktion mit einer begrenzten Anzahl von Schritten abgeschlossen werden kann, wobei diese Anzahl insbesondere einstellbar ist. Beispielsweise kann definiert werden, dass lediglich solche Aktionen erlaubt sind, die mit einer Höchstanzahl von fünf Schritten abgeschlossen werden können. Beispielsweise kann die Aktion „Flasche öffnen“ zwei Schritte erfordern (Flasche aufheben und aufdrehen), wohingegen es fünf Aktionen erfordert, um ein Glas Wasser einzuschenken (Flasche aufheben, aufdrehen, Deckel ablegen, Glas greifen, einschenken). Wird die Anzahl der erlaubten Schritte somit auf zwei beschränkt, so dürfte der Nutzer zwar eine Flasche öffnen, aber kein Glas Wasser einschenken, da dies zu viele Schritte erfordert.
Es ist weiterhin möglich, dass eine durchzuführende Aktion als Ausnahme definiert wird und auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, obwohl die zum Abschließen dieser Aktion notwendigen Schritte die erlaubte begrenzte Anzahl überschreiten. Beispielsweise kann definiert werden, dass ein Nutzer sich immer ein Glas Wasser einschenken lassen darf, obwohl hierzu fünf Aktionen notwendig sind (und damit mehr als die beispielsweise erlaubten zwei Verfahrensschritte).
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorbedingung besagt, dass nur Aktionen an zu manipulierenden Objekten angezeigt werden, die weniger als ein einstellbarer Höchstabstand vom Roboter entfernt sind. Beispielsweise kann eine geometrische Einschränkung dahingehend erfolgen, dass nur Objekte in einem Radius von einem Meter um den Roboter herum berücksichtigt werden sollen. Hierzu können auch Erreichbarkeitskarten für robotische Manipulatoren herangezogen werden, die einen Wert zur theoretischen Erreichbarkeit von Positionen im Raum bereitstellen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine Blacklist mit verbotenen Aktionen angelegt wird und die Vorbedingung besagt, dass eine durchzuführende Aktion nicht auf der Blacklist stehen darf.
Umgekehrt ist es möglich, dass eine Whitelist mit erlaubten Aktionen angelegt wird und die Vorbedingung besagt, dass eine durchzuführende Aktion auf der Whitelist stehen muss.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorbedingung besagt, dass der Roboter ausschließlich in einem begrenzten räumlichen Bereich, insbesondere innerhalb der Wohnung des Nutzers verwendet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besagt die Vorbedingung, dass eine erlaubte Aktion ein vorbestimmtes Energieniveau nicht überschreiten darf.
Weitere Vorbedingungen können beispielsweise sein, dass ein Roboter einem Patienten eine maximale Anzahl an Medikamenten pro Tag verabreichen darf.
Eine weitere Vorbedingung kann sein, dass sofern der Sauerstoff eines Astronauten zur Neige geht, dieser den Roboter nicht weiter kommandieren darf.
Ähnlich kann auch definiert werden, dass sofern der psychische Zustand eines Patienten labil ist, dieser seinen Assistenzroboter nicht instruieren darf, die Haustür zu öffnen.
Weiterhin ist es möglich, dass ein Roboter in einem Katastrophenszenario lediglich Bereiche betreten darf, die als sicher markiert wurden.
Auch ist es möglich, dass als Vorbedingung definiert wird, dass ein Roboter keine gefährlichen Gegenstände in der unmittelbaren Umgebung von Menschen benutzt.
Ferner ist es möglich, eine Kontrollinstitution vorzusehen (beispielsweise eine Missionskontrolle, ein Call-Center, Pflegepersonal oder Verwandte), durch die erlaubte Roboterfähigkeiten kontrolliert gestattet werden können.
Weiterhin ist es möglich, die Kombination verschiedener Objekte entweder zuzulassen oder zu verbieten (zum Beispiel wäre die Verbindung eines Feuerzeugs mit einer Zigarette verboten, während das Feuerzeug mit einer Kerze erlaubt werden kann).
Die Erfindung betrifft ferner einen Roboter, der durch das genannte Verfahren gesteuert werden kann.
Im Folgenden werden zwei bevorzugte Szenarien dargestellt, in denen das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Roboter verwendet werden können:
Das erste Szenario betrifft einen Roboter, der in der Raumfahrt und insbesondere in der planetaren Exploration eingesetzt wird.
Während ein Astronaut in einem Raumschiff um den Mars kreist, soll dieser einen Roboter instruieren eine planetare Basis zu errichten. Die Missionskontrolle auf der Erde definiert dabei die grobe Mission und schränkt die Eingabemethoden für den Astronauten entsprechend ein. So darf der Roboter immer nur maximal drei Meter mit der mobilen Plattform fahren, dann muss der Astronaut das System neu lokalisieren. Wird der Astronaut mit der Notwendigkeit konfrontiert, die Wartung eines Solarpaneels mit Hilfe des Roboters durchzuführen, ist der Aufbau des Habitats derweil untersagt. Selbstverständlich bietet der Roboter dabei immer nur symbolisch und geometrisch lösbare Aktionen an. Der Astronaut darf den Roboter nur so lange kommandieren, wie es die Roboter-Batterieleistung zulässt, dann geht der Roboter automatisch in eine sonnengünstige Lage, um seine Akkus aufzuladen.
Ein weiteres Szenario betrifft die Verwendung eines persönlichen Assistenzroboters zur Unterstützung eines pflegebedürftigen Patienten.
Ein persönlicher Assistenzroboter wird dazu eingesetzt, eine Person in ihrer eigenen Wohnung zu versorgen. Die zu pflegende Person kann den Roboter mittels eines Tablets steuern. Dabei werden die möglichen Aktionen auf die Interaktion im eigenen Wohnbereich beschränkt. Der Roboter kann zwar die Badtür öffnen, aber nicht die Haustür. Wenn die Person Ihre Tabletten bereits genommen hat, verweigert der Roboter weitere Medikation. Im Notfall kann sich geschultes Pflegepersonal (aus einer Klinik) zuschalten und erweiterte Aktionen ausführen. So kann ärztlicher Rat hinzugezogen werden und eine weitere Schmerztablette nur durch autorisiertes Personal verabreicht werden. Die möglichen Eingaben der Benutzeroberfläche werden zu Bettruhzeiten entsprechend weiter eingeschränkt.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Roboters mit den Schritten: - Ermitteln von verschiedenen Aktionen, die durch den Roboter durchführbar sind, - Einschränken der vom Roboter durchführbaren Aktionen gemäß mindestens einer Vorbedingung, - Anzeigen auf einer Anzeigevorrichtung dieser eingeschränkten Anzahl der vom Roboter durchführbaren Aktionen, so dass ein Nutzer aus dieser eingeschränkten Anzahl eine durchzuführende Aktion auswählen kann.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbedingung eine globale Vorbedingung ist, die insbesondere besagt, dass eine Aktion erst durchführbar ist, nachdem eine notwendige vorausgehende Aktion abgeschlossen ist.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbedingung besagt, dass die durchzuführende Aktion mit einer begrenzten Anzahl von Schritten abgeschlossen werden kann, wobei diese Anzahl insbesondere einstellbar ist.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchzuführende Aktion als Ausnahme definiert wird und auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, obwohl die zum Abschließen dieser Aktion notwendigen Schritte die erlaubte begrenzte Anzahl überschreiten.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbedingung besagt, dass nur Aktionen an zu manipulierenden Objekten angezeigt werden, die weniger als ein einstellbarer Höchstabstand vom Roboter entfernt sind.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blacklist mit verbotenen Aktionen angelegt wird und die Vorbedingung besagt, dass eine durchzuführende Aktion nicht auf der Blacklist stehen darf.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Whitelist mit erlaubten Aktionen angelegt wird und die Vorbedingung besagt, dass eine durchzuführende Aktion auf der Whitelist stehen muss.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbedingung besagt, dass der Roboter ausschließlich in einem begrenzten räumlichen Bereich, insbesondere innerhalb der Wohnung des Nutzers verwendet werden darf.
Verfahren zum Steuern eines Roboters nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbedingung besagt, dass eine erlaubte Aktion ein vorbestimmtes Energieniveaus nicht überschreiten darf.
Roboter mit einer Steuervorrichtung, die ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Schritte nach Ansprüchen 1-9.