Augmented Reality: Die Vision des intelligenten Assistenzsystems

Virtuelle, über eine Datenbrille ins Sichtfeld eingeblendete Montage- oder Wartungsanleitungen, gestengesteuerte Trainingssysteme, automatisch generierte Handbücher  - Industrie und Produktion setzten heutzutage zunehmend auf innovative Assistenzsysteme und Trainingssimulatoren unter Verwendung von Virtueller und Erweiterter Realität (AR). Im Rahmen des europäischen Verbundprojektes COGNITO entwickelt das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) neuartige, lernbasierte Verfahren und Werkzeuge zur sensorischen Erfassung und Unterstützung manueller Arbeitsabläufe.

Ein Wartungstechniker steht vor einem Pumpensystem einer großen Industrieanlage. Ein defektes Kugelventil muss hier gewechselt werden. Er nutzt dazu ein intelligentes Assistenzsystem, bestehend aus einem Brillen-Display und am Körper getragenen Sensoren. Das System erkennt seine Handgriffe und blendet ihm hilfreiche Informationen zum jeweils nächsten Schritt in Form von Text und Grafiken in sein Sichtfeld ein. Den erforderlichen Arbeitsvorgang hat sein Ausbilder zuvor als digitales Handbuch erstellt. Dazu hat er den Arbeitsvorgang demonstriert und mit wenigen zusätzlichen Informationen versehen. Bei der Ausführung durch den Techniker achtet das System nun darauf, dass dieser die Arbeiten korrekt und zudem auf eine ergonomische Art und Weise durchführt. Sollte er einen Fehler machen oder eine gesundheitsschädliche Haltung einnehmen, so weist es ihn darauf hin und zeigt die erforderliche Korrektur an. Dank der Unterstützung durch das Assistenzsystem kann der Techniker das Ventil sicher und ohne Probleme wechseln und die Anlage kann zügig wieder in Betrieb gehen.

Das obige Szenario beschreibt ein intelligentes Assistenzsystem im industriellen Einsatz. Ein ähnlicher Ablauf diente als Testansatz des europäischen Verbundprojektes COGNITO (Cognitive Workflow Capturing and Rendering with On-Body Sensor Networks) und wurde Ende des Jahres 2012 in der Entwicklungs- und Demonstrationsanlage SmartFactoryKL im Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern durchgeführt. Das von Prof. Dr. Didier Stricker, Leiter des Forschungsbereiches Erweiterte Realität am DFKI, initiierte Projekt hatte zum Ziel, notwendige Basistechnologien für derartige Anwendungen in Form von neuartigen, lernbasierten Verfahren zur sensorischen Erfassung und Unterstützung von manuellen Arbeitsabläufen zu entwickeln.

Die Anforderungen an solche Systeme sind vielfältig. Sie müssen das Arbeitsumfeld und die Aktivitäten des Benutzers zuverlässig erfassen und interpretieren, um situationsgerechte Rückmeldungen anbieten zu können, und ohne Programmieraufwand auf unterschiedlichste Arbeitsprozesse anwendbar sein. Ebenso sind bequeme Handhabbarkeit, Mobilität und flexible Anpassung an eine sich verändernde Umgebung gefragt. Die Erfassung der Umwelt und der Aktivitäten geschieht typischerweise über Sensoren, deren Messungen gerade im industriellen Umfeld besonders robust und präzise sein müssen.

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