Ausstellung von Robotern, die mit der Gesichtsmuskulatur gesteuert werden, auf der Maker Faire Kyoto 2024

Acht junge Forscher der Shimadzu Corporation haben sich zusammengeschlossen, um einen Roboter zu entwickeln, der überall und von jedem einfach bedient werden kann. Sie präsentierten ihre Arbeit auf der Maker Faire Kyoto 2024. Im Folgenden werfen wir einen Blick hinter die Kulissen ihrer Forschung.

 

Maker Faire: Ein Festival für alle, die gerne Dinge herstellen.

Die Maker Faire ist eine Veranstaltung, die ihren Ursprung in San Francisco, Kalifornien, hat. Diese Ausstellung von Menschen, die gerne Dinge herstellen, ob jung oder alt, Mann oder Frau, fand bereits in Tokio, Rom, Paris, Shenzhen (China) und anderen Orten auf der ganzen Welt statt.

Ganz im Sinne des bloßen Versuchs, dem jeweiligen Schöpfungsvorhaben Form zu geben, ohne sich Gedanken über Misserfolg oder Vollständigkeit zu machen, werden auf der Veranstaltung viele Instrumente ausgestellt, die einzigartige Konzepte oder neue Technologien nutzen.

Ausstellung eines Roboters, der allein durch Anspannen der Gesichtsmuskeln gesteuert werden kann.

„Hätte jemand Lust, mit Shimadzu-Technologie einen Roboter zu entwickeln, der sich überall und von jedem einfach bedienen lässt?“ Kohei Hara, ein junger Forscher, der seit fünf Jahren bei Shimadzu arbeitet, meldete sich sofort, als dieser außergewöhnliche Vorschlag gemacht wurde. Er ist im Technologieforschungslabor (SHIMADZU Future Collaboratory an der Keihanna-Universität) tätig, wo Shimadzus Schlüsseltechnologien erforscht werden.

 

„Schon als Student habe ich mich intensiv mit der Forschung an Robotern beschäftigt, die sich unterhalten können. Dabei ging es darum, Roboter mit normalerweise verborgenen Informationen über die menschliche Natur und das menschliche Verhalten zu trainieren, wodurch sie sehr natürlich kommunizieren konnten.“

Nach langem Überlegen, wie man den Roboter überall und von jedem einfach bedienen könnte, entwickelten sie ein Modell, das sich allein durch Anspannen der Gesichtsmuskeln frei bewegen lässt. Hara und das Entwicklungsteam programmierten eine Software, die den Roboter steuert, indem sie myoelektrische Potenziale (elektrische Potenziale, die bei der Muskelbewegung entstehen) misst und anhand von Veränderungen dieser Werte erkennt, ob die Muskeln bewusst angespannt werden. Spannt man die Gesichtsmuskeln der rechten Wange an, fährt der Roboter nach rechts. Spannt man die linke Wange an, fährt er nach links. Lächelt man, fährt er vorwärts. Behält man einen neutralen Gesichtsausdruck, bleibt er stehen.

 

Die zugrundeliegende Technologie basiert auf HuME, das im Technologieforschungslabor untersucht wird. HuME ist eine Plattform zur Generierung von Kansei-Werten* durch die komplexe Analyse verschiedener biologischer Signale. Das myoelektrische Gerät zur Erfassung von Gesichtsausdrücken ist eine der Komponenten von HuME.

Menschliche psychische Zustände wie Freude, Wut, Mitgefühl und Humor, aber auch Gereiztheit und Konzentration äußern sich in vielfältigen Verhaltensweisen und biologischen Signalen, darunter die Entspannung der Wangenmuskulatur, die Erweiterung der Pupillen und Schwitzen. Ziel ist es, das innere Leben des Menschen, einschließlich des Unbewussten, durch Digitalisierung und anschließende Analyse dieser Signale zu erforschen.

• *Der Begriff Kansei-Werte bezieht sich auf Produkt- und Servicewerte, die durch die Stimulation der Sinne von Nutzern oder Konsumenten und die anschließende Erfassung ihrer Eindrücke und Reaktionen sichtbar werden.

Eine Herausforderung für junge Forscher mit Interesse an Robotern

Hara selbst hatte bereits ähnliche Software entwickelt und vorgestellt, doch das Produktionsteam entwarf die gesamte Funktionsweise des Roboters. Auf der Maker Faire Kyoto 2024 war die Öffentlichkeit eingeladen, mitzumachen und Dinge auszuprobieren. Daher war es unerlässlich, dass jeder sofort verstand, wie der Roboter zu bedienen war und dass er einfach zu handhaben war.

„Die größte Herausforderung und der Punkt, an dem wir am meisten gearbeitet haben, war sicherzustellen, dass jeder den Roboter bedienen konnte. Da viele der Teilnehmer Kinder waren, mussten wir die Präsentation anpassen, damit sie den Roboter intuitiv und sofort bedienen konnten. Wir haben uns viele Gedanken über die Benutzeroberfläche gemacht, die die Anspannung der Gesichtsmuskeln in eine Wellenform umwandelt und anzeigt.“

„Am Tag vor der Veranstaltung, als wir zusammen mit den anderen Mitgliedern die Ausstellung zusammenbauten, stellten wir fest, dass es noch deutlicher wäre, wenn links und rechts am Kopf des Roboters Lichter angebracht wären, die die Bewegungsrichtung anzeigen. Also installierten wir eilig Lichter und schrieben die Software um.“

 

Kurz vor der Veranstaltung wurden am Kopf des Roboters rosa und grüne Lichter angebracht.

 

Der Stand war ein Riesenerfolg! Die Kinder waren von der Bewegung fasziniert.

Das 30-minütige Erlebnis beginnt, sobald das Gerät am Gesicht des Teilnehmers angebracht ist. Viele Kinder nahmen teil.

Mit ein paar Tipps wie „Versuchen Sie, mit den Backenzähnen auf der Seite zu knirschen, zu der sich der Roboter bewegen soll“ und „Um beide Seiten Ihrer Wangen anzuspannen, versuchen Sie zu lächeln“, konnten sogar Grundschüler Freude an der Bedienung des Roboters haben.

Kommentar von Hara, der Produktionsleiterin