KEVIN im Labor
Laborroboter unterstützt Forschende bei der Arbeit
Ein Röhrchen nicht beschriftet, die Zellkulturplatte vergessen, die Probe nicht gezogen – in einem Labor kann auch mal Chaos entstehen. Aber nicht, wenn KEVIN vor Ort ist. Der kollaborative Laborroboter wurde vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA entwickelt, um für die Forschenden zu jeder Tages- und Nachtzeit repetitive Arbeiten im Labor zu übernehmen. Damit die Mitarbeiter*innen sich im alltäglichen Umgang mit KEVIN auch wohlfühlen, wurden der Laborroboter zudem streng nach Usability Aspekten gestaltet. Das resultierende Design ermöglicht eine intuitive Zusammenarbeit zwischen Roboter und Forschenden.
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Das ist KEVIN. Sieht aus wie ein Roboter. Ist ein Roboter, aber auch noch mehr: KEVIN ist ein kollaborativer Laborroboter. Das bedeutet, dass KEVIN mit den Laborant*innen interagiert und sie bei Ihrer Arbeit unterstützt. Die Kommunikation mit Kevin erfolgt über verschiedene Kommunikationskanäle multimodal u. a. per Licht und Ton, über die Positionierung zum Roboter und bald auch über Sprache möglich - Arbeitsanweisungen werden über ein ELN System übermittelt. Der Roboter wird über ein intuitives Teaching Interface in die Umgebung eingeführt. Dies erfolgt mit dem Onboard Tablet hier ist auch der Status des Roboters einsehbar. Bei der Entwicklung des Roboters wurde großer Wert auf ein interdisziplinäres Entwicklerteam gelegt, sodass potenzielle Anwender in Form von Testings und Workshops ihre Ideen einbringen konnten. Fokus wurde auch auf die Punkte Usability, Akzeptanz und User Experience gelegt. Mit KEVIN hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA einen automatisierten Assistenten entwickelt, der den Laboralltag effizienter gestaltet.
Bild: bearbeitet von Fraunhofer-Verbund IUK-Technologie, Bilder von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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KEVIN kann unter anderem Transportwege für Laborant*innen übernehmen. Ein Beispielszenario: Ein*e Forscher*in hat den Versuchsaufbau vorbereitet, Hände und Arbeitsplatz bereits desinfiziert und Maske sowie Handschuhe auch schon angezogen. Aber das Testserum vergessen. Statt die Flüssigkeit selbst zu holen und die ganze Prozedur von vorne beginnen zu müssen, wird KEVIN schnell in den Lagerraum geschickt. Er kann gewünschte Objekte von dort einsammeln und zu einem Ort der Wahl transportieren.
Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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Auch wenn kein Objekt vergessen wurde, können die Forscher*innen durch den helfenden Sacara-Roboterarm viel Zeit sparen. Im Lagerraum erkennt KEVIN Gegenstände durch Kameras und ein Bildverarbeitungsprogramm. Er sammelt die gewünschten Objekte ein und platziert sie in seinem Onboard Lager/ Hotel wo sich ein verschließbares Regal für Proben und andere Gegenstände befindet. Zum Einsammeln von Gegenständen nutzt er einen kollaborativen Roboterarm der Firma Precise Automation. Dieser Arm besitzt Sicherheitsmechanismen, die dafür sorgen, dass der Motor selbst bei voller Geschwindigkeit bei der kleinsten unerwarteten Berührung anhält. So kann die Sicherheit der Proben und auch aller Mitarbeiter*innen gewährt werden.
Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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Einige Aufgaben im Labor können auch mal etwas länger dauern. Bestimmte Proben beispielsweise müssen eine gewisse Zeit ruhen, bis sie analysiert werden können. Wenn diese aber erst spät abends fertiggestellt wurden, müssten die Forschenden, um die Ergebnisse am nächsten Morgen zu erhalten, eine Nachtschicht einlegen oder um 3 Uhr früh schon wieder auf der Labormatte stehen. KEVIN kann einige dieser nächtlichen Aufgaben automatisch übernehmen, sodass die Forschenden morgens direkt starten können. Das macht den Laborbetrieb bequemer und effektiver.
Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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In der Zusammenarbeit mit KEVIN ist es wichtig, dass die Mitarbeiter*innen sich wohlfühlen. Zwar nutzen Menschen für die verschiedensten Zwecke zunehmend Roboter, trotzdem ist der Umgang mit ihnen noch lange nicht intuitiv. Deshalb wurde bei der Entwicklung der Hard- und der Software KEVINs stark auf dessen User Experience (UX) geachtet. Beim Hardware-Design wurde besonders auf Ergonomie, Usability und Zugänglichkeit des Roboters geachtet, beim Software-Design standen der Charakter, die Kommunikation und die Applikation auf dem abnehmbaren Tablet im Vordergrund. Für die Umsetzung des Konzepts wurden unter anderem Workshops, Interviews und Mock-Ups verwendet. Zur Bewertung der KEVIN-schen UX wurden iterativ Tests und Nutzerbefragungen zu den Design-Bausteinen durchgeführt und die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse zum Design umgesetzt.
Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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Die verschiedenen Funktionen des interaktiven Laborroboters können über das »Teaching Interface« eingerichtet werden. 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 markiert an den Kevin mit Objekten interagieren soll. Auch Fehlermanagement und Updates über seinen aktuellen Zustand (Batterieladestand, Standort) werden über das Tablet ausgeführt
Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA