Stress mich nicht!

Studie untersuchte die Zusammenarbeit von Roboter und Mensch

Mensch und Roboter arbeiten heute meist strikt getrennt voneinander. Doch was passiert, wenn beide Hand in Hand gemeinsam Aufgaben lösen müssen? Wenn der Roboter schneller wird, er seine Bewegungsbahn variiert und damit unvorhersehbarer wird, nehmen beim Menschen Stress- und Fehlerhäufigkeit zu. Das sind Ergebnisse des Psychologen Markus Koppenborg von der Universität Bonn, der seine Masterarbeit am Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) in Sankt Augustin absolvierte.

Roboter sind kaum mehr wegzudenken: Im Automobilbau schweißen die programmierbaren Maschinen Bleche zusammen, in Kernkraftwerken arbeiten sie in radioaktiven Bereichen, und im Operationssaal nehmen sie hochpräzise Eingriffe vor. Damit es mit den flinken und enorm kräftigen Maschinen zu keinen Unfällen kommt, gilt bislang 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 Psychologe 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 acht mal drei Meter 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. „Das Besondere bei dem Experiment war, dass sich die Arbeitsräume von Mensch und Roboter überschnitten“, berichtet Koppenborg.

*Die Aufgabe: Teamwork mit dem Roboter*
Die Probanden mussten an einem Computer Produktionsaufgaben erledigen und dabei gleichzeitig noch den Roboter per Knopfdruck anweisen, wohin er die Werkstücke transportieren sollte. Zudem wurde die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters gesteigert und seine Bewegungsbahn variiert, wodurch seine Bewegungen unvorhersehbarer wurden. 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.

*Stress durch Schnelligkeit*
Die Ergebnisse zeigten, dass die Probanden ihre Aufgaben nicht mehr so gut bearbeiteten, sobald der Roboter in variierender Bahn und damit unvorhersehbarer arbeitete. Je flotter die programmierbare Maschine werkelte, desto größer würde das Angstempfinden der Testpersonen. Am gefährlichsten fanden sie es, wenn die Roboterbewegungen 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 könnten 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.

„Herr Koppenborg hat mit seiner experimentellen Simulationsstudie ein Thema bearbeitet, in dem noch viel Potenzial für die Zukunft steckt“, sagt Dr. Peter Nickel, der für das IFA die Masterarbeit betreute. Für viele Branchen gebe es Pläne für Arbeitsplätze, an denen Menschen und Roboter kooperieren und kollaborieren sollen. Erste Beispiele dafür zeichneten sich bereits heute in der betrieblichen Praxis ab.