KEVIN – Nachts im Labor
Laborroboter unterstützt Forschende bei der Arbeit
Ein Röhrchen nicht beschriftet, die Zellkulturplatte vergessen, die Probe nicht gezogen – im Forschungslabor entsteht schnell mal Chaos. Aber nicht mit KEVIN. Der Laborroboter wurde entwickelt, um Forschende bei ihren Laborarbeiten zu unterstützen, sei es durch das Einsammeln von Gegenständen oder durch das Aufräumen des Labors. Arbeiten kann KEVIN – im Gegensatz zu seinen menschlichen Gegenstücken – durchgängig zu jeder Tages- und Nachtzeit. Damit die Mitarbeiter*innen sich im alltäglichen Umgang mit KEVIN wohlfühlen, wurde der kleine Roboter außerdem streng nach Usability Aspekten gestaltet.
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Das ist KEVIN. Sieht aus wie ein Roboter. Ist ein Roboter, kann aber noch viel mehr: KEVIN ist ein kollaborativer Laborroboter, der Forscher*innen bei ihren Tätigkeiten im Labor unterstützt. Usability und User Experience waren die Zauberworte in der Entwicklung. So konnten das interdisziplinäre Entwicklerteam einen intuitiven und angenehmen Umgang in der Mensch-Maschine-Interaktionen gewährleisten. Anwender*innen konnten in Form von Testings und Workshops weitere Ideen zum Thema einbringen. Mit KEVIN hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA durch Kollaboration unterschiedlichster Fachrichtungen einen automatisierten Assistenten entwickelt, der den Laboralltag effizienter gestaltet.
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KEVIN übernimmt unter anderem Transportwege für Laborant*innen. Ein Beispielszenario: Ein*e Forscher*in bereitet ihren Versuchsaufbau vor, desinfiziert Hände und Arbeitsplatz und zieht sich Maske sowie Handschuhe an. Dann erst merkt sie: Sie hat dummerweise das Testserum im Nebenraum vergessen. Statt die Flüssigkeit selbst holen und die Desinfektionsprozedur von vorne beginnen zu müssen, schickt sie KEVIN in den Lagerraum. Er kann das gewünschte Objekt schnell einsammeln und zum Ort ihrer Wahl transportieren.
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Im Lagerraum kann KEVIN verschiedene Gegenstände dank eingebauter Kameras und einem Bildverarbeitungsprogramm selbst identifizieren. Mit seinem Roboterarm greift er nach den gesuchten Objekten. Die Sicherheit dieser und auch der Mitarbeiter*innen wird gewahrt, indem dem Arm besondere Sicherheitsmechanismen eingebaut wurden, sodass er selbst bei voller Geschwindigkeit bei kleinsten unerwarteten Berührungen stoppt. Die Objekte platziert KEVIN dann in seinem Bauch – einem Onboard Lager/ Hotel in dem sich ein verschließbares Regal für Proben und andere Gegenstände befindet und transportiert diese unbeschadet zum Zielort.
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Laboraufgaben können auch mal länger dauern. Einige Proben beispielsweise müssen eine bestimmte Zeit ruhen, bevor sie analysiert werden können. Wenn eine Probe aber erst spät abends fertiggestellt wurde, müssten die Forschenden pünktlich um 3 Uhr nachts auf der Labormatte stehen. KEVIN kann derartige nächtliche Aufgaben übernehmen, sodass die Forschenden morgens direkt starten können.
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Die Chemie muss stimmen, das gilt in der Mensch-Roboter-Interaktion wie im Zwischenmenschlichen. Damit sich die Mitarbeiter*innen in der Zusammenarbeit mit KEVIN wohlfühlen, müssen Hard- und Software eine angenehme User Experience (UX) bewirken. Während Kommunikationsverhalten und Charakter des Roboters beim Softwaredesign im Fokus stehen, muss die Hardware ergonomisch, anwenderfreundlich und zugänglich gestaltet sein. Um die KEVIN-sche UX weiterzuentwickeln, führen die Forschenden des Fraunhofer IPA regelmäßig Tests und Befragungen zu den Komponenten durch und setzen die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse iterativ im Design um.
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Vor dem Einsatz werden die verschiedenen Funktionen des interaktiven Laborroboters mit dem onboard Tablet über das »Teaching Interface« eingerichtet. Zuerst erstellt man die Grundlagen der Nutzung, also wie die Räumlichkeiten, in denen der Roboter arbeiten soll, aussehen und wo sich die Ladestation befindet. Im nächsten Schritt werden die Orte durch TAG´s makiert an den Kevin mit Objekten interagieren soll. Auch Fehlermanagement und Updates über seinen aktuellen Zustand (Batterieladestand, Standort) werden über das Tablet ausgeführt. Später, wenn KEVIN in Aktion ist, werden die Arbeitsanweisungen ebenfalls mit dem Tablet erteilt. Kommunizieren können Forschende und Roboter per Licht und Ton, über die Positionierung zueinander und bald sogar per Spracheingabe.