Mensch-Roboter-Interaktion

Vorwort

Inhalt

1 Einleitung

1.1 Über dieses Buch

1.2 Der Schwerpunkt dieses Buches

1.3 Die Autoren

1.3.1 Christoph Bartneck

1.3.2 Tony Belpaeme

1.3.3 Friederike Eyssel

1.3.4 Takayuki Kanda

1.3.5 Merel Keijsers

1.3.6 Selma Šabanovi?

2 Was ist Mensch-Roboter-Interaktion?

2.1 HRI als interdisziplinäres Unterfangen

2.2 Die Entwicklung von HRI

3 Wie ein Roboter funktioniert

3.1 Die Herstellung eines Roboters

3.2 Roboter-Hardware

3.3 Sensoren

3.3.1 Sehfähigkeit

3.3.2 Audio

3.3.3 Berührungsensoren

3.3.4 Andere Sensoren

3.4 Aktuatoren

3.4.1 Motoren

3.4.2 Pneumatische Aktuatoren

3.4.3 Lautsprecher

3.5 Software

3.5.1 Software-Architektur

3.5.2 Plattform für Software-Implementierung

3.5.3 Maschinelles Lernen

3.5.4 Computer-Sehfähigkeit

3.6 Beschränkungen der Robotik für HRI

3.7 Schlussfolgerung

4 Design

4.1 Design in HRI

4.1.1 Morphologie und Form des Roboters

4.1.2 Aktionspotenziale

4.1.3 Entwurfsmuster

4.1.4 Gestaltungsprinzipien in der HRI

4.2 Anthropomorphisierung im HRI-Design

4.2.1 Anthropomorphisierung und Roboter

4.2.2 Theorie des Anthropomorphismus

4.2.3 Design und Anthropomorphismus

4.2.4 Messung der Anthropomorphisierung

4.3 Design-Methoden

4.3.1 Technischer Design-Prozess

4.3.2 Nutzerzentrierter Entwurfsprozess

4.3.3 Partizipatives Design

4.4 Werkzeuge für den Prototypenbau

4.5 Kultur und HRI-Design

4.6 Von Maschinen zu Menschen und das Dazwischen

4.7 Schlussfolgerung

5 Räumliche Interaktion

5.1 Nutzung des Raums in der menschlichen Interaktion

5.1.1 Proxemik

5.1.2 Dynamik der räumlichen Gruppeninteraktion

5.2 Räumliche Interaktion für Roboter

5.2.1 Lokalisierung und Navigation

5.2.2 Sozial angemessene Positionierung

5.2.3 Räumliche Dynamik der initiierenden HRI

5.2.4 Informieren der Nutzer über die Absicht des Roboters

5.3 Schlussfolgerung

6 Nonverbale Interaktion

6.1 Funktionen von nonverbalen Hinweisen in der Interaktion

6.2 Arten der nonverbalen Interaktion

6.2.1 Blick und Augenbewegung

6.2.2 Geste

6.2.3 Mimikry und Imitation

6.2.4 Berührung

6.2.5 Körperhaltung und Bewegung

6.2.6 Interaktionsrhythmus und Zeitplanung

6.3 Nonverbale Interaktion bei Robotern

6.3.1 Roboter-Wahrnehmung von nonverbalen Hinweisen

6.3.2 Generieren von nonverbalen Hinweisen in Robotern

6.4 Schlussfolgerung

7 Verbale Interaktion

7.1 Verbale Interaktion von Mensch zu Mensch

7.1.1 Komponenten der Sprache

7.1.2 Geschriebener Text versus gesprochene Sprache

7.2 Spracherkennung

7.2.1 Grundlegende Prinzipien der Spracherkennung

7.2.2 Einschränkungen

7.2.3 Praxis der Spracherkennung in der HRI

7.2.4 Erkennung von Sprechaktivität

7.2.5 Sprachverständnis in HRI

7.3 Management des Dialogs

7.3.1 Grundlegendes Prinzip

7.3.2 Praxis des Dialogmanagements in der HRI

7.4 Sprachproduktion

7.5 Schlussfolgerung

8 Emotionen

8.1 Was sind Emotionen, Stimmung und Affekt?

8.2 Menschliche Emotionen verstehen

8.3 Wenn Emotionen schief gehen

8.4 Emotionen für Roboter

8.4.1 Interaktionsstrategien für Emotionen

8.4.2 Künstliche Wahrnehmung von Emotionen

8.4.3 Emotionen mit Robotern ausdrücken

8.4.4 Emotionsmodelle

8.5 Herausforderungen bei affektiver HRI

9 Forschungsmethoden

9.1 Definieren einer Forschungsfrage und eines Forschungsansatzes

9.1.1 Ist Ihre Forschung explorativ oder bestätigend?

9.1.2 Stellen Sie eine Korrelation oder einen Kausalzusammenhang her?

9.2 Auswahl zwischen qualitativen, quantitativen und gemischten Methoden

9.2.1 Anwenderstudien

9.2.2 Systemstudien

9.2.3 Beobachtungsstudien

9.2.4 Ethnographische Studien

9.2.5 Konversationsanalyse

9.2.6 Crowdsourced-Studien

9.2.7 Single-Subject-Studien

9.3 Auswahl von Forschungsteilnehmern und Studiendesigns

9.4 Definition des Interaktionskontextes

9.4.1 Studienort

9.4.2 Zeitlicher Kontext von HRI

9.4.3 Soziale Einheiten der Interaktion in HRI

9.5 Auswahl eines Roboters für Ihre Studie

9.6 Einrichten des Interaktionsmodus

9.6.1 Der Zauberer von Oz

9.6.2 Reale versus simulierte Interaktion

9.7 Auswahl geeigneter HRI-Maßnahmen

9.8 Forschungsstandards

9.8.1 Wechselnde Standards der statistischen Analyse

9.8.2 Trennschärfe

9.8.3 Verallgemeinerbarkeit und Wiederholbarkeit

9.8.4 Ethische Überlegungen in HRI-Studien

9.9 Schlussfolgerung

10 Anwendungen

10.1 Serviceroboter

10.1.1 Reinigungsroboter

10.1.2 Zustellroboter

10.1.3 Sicherheitsroboter

10.1.4 Roboter als Ausstellungsführer

10.1.5 Roboter als Rezeptionisten

10.1.6 Roboter für die Verkaufsförderung

10.2 Roboter zum Lernen

10.3 Roboter zur Unterhaltung

10.3.1 Haustier- und Spielzeugroboter

10.3.2 Roboter für Ausstellungen

10.3.3 Roboter in der darstellenden Kunst

10.3.4 Sex-Roboter

10.4 Roboter im Gesundheitswesen und in der Therapie

10.4.1 Roboter für Senioren

10.4.2 Roboter für Menschen mit Autismus-Spektrum-Störung

10.4.3 Roboter für die Rehabilitation

10.5 Roboter als persönliche Assistenten

10.6 Kollaborative Roboter

10.7 Selbstfahrende Autos

10.8 Ferngesteuerte Roboter

10.9 Zukünftige Anwendungen

10.10 Probleme der Roboteranwendung

10.10.1 Nutzererwartungen

10.10.2 Abhängigkeit

10.10.3 Aufmerksamkeitsdiebstahl

10.10.4 Verlust des Interesses durch den Nutzer

10.10.5 Robotermissbrauch

10.11 Schlussfolgerung

11 Roboter in der Gesellschaft

11.1 Roboter in populären Medien

11.1.1 Roboter wollen Menschen sein

11.1.2 Roboter als Bedrohung für die Menschheit

11.1.3 Überlegene Roboter sind gut

11.1.4 Ähnlichkeit zwischen Menschen und Roboter

11.1.5 Erzählungen der Roboterwissenschaft

11.2 Ethik in der HRI

11.2.1 Roboter in der Forschung

11.2.2 Roboter zur Erfüllung emotionaler Bedürfnisse

11.2.3 Roboter am Arbeitsplatz

11.3 Schlussfolgerung

12 Die Zukunft

12.1 Die Natur der Mensch-Roboter-Beziehungen

12.2 Die Technologie der HRI

12.3 Kristallkugel-Probleme

Literaturverzeichnis

Index