Einführung in die Mensch-Roboter-Interaktion: Ein multidisziplinärer Einführungskurs

Core Concepts

Dieser Kurs zielt darauf ab, Studenten der Ingenieurwissenschaften mit den Theorien und Methoden der Mensch-Roboter-Interaktion vertraut zu machen, die sie in ihren regulären Studiengängen normalerweise nicht sehen würden. Der Kurs deckt dabei ein breites Spektrum an Forschungsmethoden ab - von qualitativen über Design- und Computational-Methoden bis hin zu quantitativen Ansätzen.

Abstract

Dieser Einführungskurs in die Mensch-Roboter-Interaktion ist für Studenten der Ingenieurwissenschaften, insbesondere aus den Bereichen Informatik, Maschinenbau und Robotik, konzipiert. Der Kurs hat drei Hauptziele:

Einführung in die Konzepte der sozialen Robotik und der Verwendung interaktiver Roboter zur Unterstützung realer menschlicher Gemeinschaften.
Präsentation des Forschungsfelds der Mensch-Roboter-Interaktion und der Methoden, die Forscher in diesem Bereich einsetzen.
Vermittlung von Forschungsmethoden aus dem Bereich der Mensch-Computer-Interaktion, die die Studenten auch in anderen Ingenieurprojekten einsetzen können.

Der Kurs ist projektbasiert und umfasst sowohl Vorlesungen als auch Laborübungen. Die Studenten durchlaufen den gesamten Forschungsprozess von der Stakeholder-Analyse bis hin zur empirischen Evaluation. Dabei werden qualitative, Design-, Computational- und quantitative Methoden integriert.
In den ersten Wochen führen die Studenten Interviews durch, um die Bedürfnisse relevanter Interessengruppen zu verstehen. Darauf aufbauend entwickeln sie Konzepte für Roboterinteraktionen und setzen diese technisch um. In den folgenden Wochen lernen sie Methoden zur Evaluation ihrer Designs, einschließlich Experimentaldesign und statistische Auswertung.
Abschließend präsentieren die Studenten den gesamten Forschungsprozess und die Ergebnisse ihrer Projekte. Der Kurs vermittelt den Studenten nicht nur Fachwissen zu Mensch-Roboter-Interaktion, sondern auch allgemeine Forschungskompetenzen, die sie in anderen Kontexten einsetzen können.

Stats

"Ein Ziel dieses Kurses ist es, Studenten mit der Idee der sozialen Robotik und der Verwendung interaktiver Roboter zur Unterstützung realer menschlicher Gemeinschaften vertraut zu machen."
"Ein weiteres Ziel des Kurses ist es, Studenten in das Forschungsfeld der Mensch-Roboter-Interaktion einzuführen und sowohl die Arten von Arbeiten zu zeigen, die Forscher in diesem Bereich durchführen, als auch die Forschungsmethoden, die HRI-Forscher einsetzen, um diese Ziele zu erreichen."
"Schließlich zielt der Kurs darauf ab, als HCI-Forschungsmethodenkurs zu fungieren, in dem Studenten Schlüsselwerkzeuge wie qualitative Forschungsmethoden, Designforschungsmethoden, Experimentaldesign und statistische Analyse erlernen können, die sie leicht auf andere Ingenieurprojekte übertragen können."

Quotes

"Ein überraschendes Merkmal, das diese Vermögenswerte und Defizite bei der Kursentwicklung prägt, ist die Abdeckung von Roboterethik-Themen (oder deren Fehlen)."
"Trotz der absoluten Wichtigkeit der gesellschaftlichen und ethischen Auswirkungen interaktiver Roboter für den Kursinhalt werden diese Themen nicht explizit behandelt, da davon ausgegangen wird, dass die meisten Studenten eine tiefgehende Abdeckung dieser Themen im eigenständigen Kurs Roboterethik erhalten."

Key Insights Distilled From

Introduction to Human-Robot Interaction

by Tom Williams at arxiv.org 03-25-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.15323.pdf

Deeper Inquiries

Wie können Roboter so gestaltet werden, dass sie die Bedürfnisse benachteiligter Gemeinschaften in einer Weise erfüllen, die deren Selbstbestimmung und Würde fördert?

Um sicherzustellen, dass Roboter die Bedürfnisse benachteiligter Gemeinschaften erfüllen und gleichzeitig deren Selbstbestimmung und Würde fördern, müssen verschiedene Aspekte berücksichtigt werden. Zunächst ist es wichtig, dass bei der Gestaltung von Robotern für soziale Umgebungen ein partizipativer Ansatz verfolgt wird. Das bedeutet, dass die betroffenen Gemeinschaften aktiv in den Designprozess einbezogen werden sollten. Durch partizipative Designmethoden wie Stakeholder-Analysen und Bedarfsanalysen können die tatsächlichen Bedürfnisse und Wünsche der Gemeinschaften erfasst werden.
Darüber hinaus ist es entscheidend, dass ethische Grundsätze wie die Engineering for Social Justice (E4SJ) berücksichtigt werden. Diese Grundsätze legen den Fokus auf Gerechtigkeit, Fairness und Respekt für die Autonomie der Individuen. Indem Roboter entsprechend programmiert und gestaltet werden, können sie dazu beitragen, die Selbstbestimmung und Würde der benachteiligten Gemeinschaften zu stärken.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Berücksichtigung kultureller Unterschiede und Vielfalt. Roboter sollten so gestaltet werden, dass sie die kulturellen Normen und Werte der Gemeinschaften respektieren und fördern. Dies kann durch kultursensitive Designs und Interaktionen erreicht werden.

Welche Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Robotern in sozialen Umgebungen müssen noch adressiert werden, bevor diese Technologie breit eingesetzt werden kann?

Bevor Roboter in sozialen Umgebungen weit verbreitet eingesetzt werden können, müssen verschiedene Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbedenken adressiert werden. Eines der Hauptanliegen ist die physische Sicherheit der Benutzer. Roboter müssen so gestaltet sein, dass sie keine Verletzungen verursachen können, insbesondere in Umgebungen, in denen sie mit vulnerablen Personen interagieren.
Ein weiteres Anliegen betrifft die Datensicherheit und den Datenschutz. Da Roboter in sozialen Umgebungen oft sensible Informationen über Benutzer sammeln, speichern und verarbeiten, ist es entscheidend, dass angemessene Sicherheitsmaßnahmen implementiert werden, um die Privatsphäre der Benutzer zu schützen.
Zuverlässigkeitsbedenken beziehen sich auf die Konsistenz und Vorhersagbarkeit des Roboter-Verhaltens. Roboter sollten so programmiert sein, dass sie konsistente und verlässliche Ergebnisse liefern, um das Vertrauen der Benutzer zu gewinnen und aufrechtzuerhalten.
Zusätzlich müssen ethische Überlegungen in Bezug auf die Verantwortlichkeit von Robotern und die möglichen Auswirkungen auf die Gesellschaft berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass der Einsatz von Robotern in sozialen Umgebungen im Einklang mit ethischen Standards erfolgt.

Inwiefern können die in diesem Kurs vermittelten Forschungsmethoden auch auf andere Bereiche der Mensch-Maschine-Interaktion wie virtuelle Realität oder künstliche Intelligenz angewendet werden?

Die Forschungsmethoden, die in diesem Kurs zur Mensch-Roboter-Interaktion vermittelt werden, sind aufgrund ihrer interdisziplinären Natur auch auf andere Bereiche der Mensch-Maschine-Interaktion wie virtuelle Realität (VR) oder künstliche Intelligenz (KI) anwendbar.
Qualitative Forschungsmethoden wie Stakeholder-Analysen, Bedarfsanalysen und grounded theory können verwendet werden, um das Nutzerverhalten und die Anforderungen in VR- oder KI-Systemen zu verstehen. Durch die Einbeziehung der Nutzerperspektive können bessere Benutzererfahrungen und -schnittstellen entwickelt werden.
Designforschungsmethoden, die im Kurs vermittelt werden, wie Storyboarding und embodied sketching, sind auch in der Gestaltung von VR- oder KI-Systemen nützlich. Diese Methoden helfen dabei, Interaktionsdesigns zu visualisieren und zu testen, um benutzerzentrierte Lösungen zu entwickeln.
Quantitative Forschungsmethoden, die in diesem Kurs angewendet werden, wie experimentelles Design und statistische Analysen, können verwendet werden, um die Leistung und Wirksamkeit von VR- oder KI-Systemen zu evaluieren. Durch die Durchführung von Experimenten und die Analyse von Daten können fundierte Entscheidungen über die Optimierung dieser Systeme getroffen werden.