Forschungsprojekt Roboterhund soll medizinisches Personal unterstützen

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Ein neues Forschungsprojekt am Uniklinikum Würzburg untersucht gemeinsam mit dem KIT, dem FZI und dem FZJ, wie ein robotischer Hund, die Ärzte sowie die Pflegekräfte im Klinikalltag unterstützen kann. Derzeit wird Robo-Dog Helia für den Einsatz in der Hautklinik über sprachliche Interaktion trainiert und programmiert.

Helia ist noch etwas ungelenk, stakst mit lauten Schritten durch die Flure und bewegt sich ausschließlich nach den Impulsen der Fernsteuerung. Aber schon bei ihrem ersten Auftritt am Uniklinikum Würzburg (UKW) flogen der roten Roboterhündin mit den silbernen Beinchen alle Herzen zu. Pflegekräfte, Reinigungspersonal, Ärzte sowie Patienten zückten ihre Handys oder reckten die Hände, um sie zu streicheln oder zumindest ein Bild von ihr zu machen. Helia steht für „Helfender Roboter im Klinikalltag“. Wie genau der vierbeinige Roboter im Klinikalltag eingesetzt werden kann und darf, das testet das UKW in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), dem FZI Forschungszentrum Informatik und dem Forschungszentrum Jülich (FZJ).

Helia soll auf mündliche Befehle reagieren

Ziel ist es, dass Helia künftig auf mündliche Befehle autorisierter Fachkräfte aus Pflege und Medizin hört und diese ausführt.  

• Sie soll bei Visiten mitlaufen und das Personal entlasten – zum Beispiel, indem sie die Visite protokolliert, Befunde dokumentiert und diese idealerweise ins Krankenhausinformationssystem (KIS) überträgt. 
• Darüber hinaus könnte der Roboterhund selbst Daten erheben, beispielsweise indem er Wunden fotografiert und Vitalwerte misst.
• Geplant ist außerdem, dass der Laufroboter Patienten zu Terminen begleitet, das Gesagte auf einem Bildschirm anzeigt und ihnen die Technik im Patientenzimmer erklärt.

 Aufgaben aus natürlich gesprochenen Erklärungen erlernen

Warum setzt das Projekt auf einen hundeähnlichen Laufroboter statt auf eine humanoide Maschine? Menschen reagieren oft sensibel, wenn Technik ihnen zu ähnlich sieht. Dieses Phänomen heißt „Uncanny Valley“ – je menschlicher ein Roboter erscheint, ohne völlig echt zu wirken, desto stärker empfinden viele Personen Unbehagen. Ein vierbeiniger Roboter bleibt klar als technische Unterstützung erkennbar und vermeidet diesen Effekt.
„Wir möchten ein System entwickeln, das Beschäftigte im Klinikalltag intuitiv als hilfreich wahrnehmen“, sagt Arne Rönnau. Sein Team am Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen des KIT erforscht, wie ein Laufroboter nicht mehr mühsam per Software programmiert werden muss, sondern Aufgaben einfach aus natürlich gesprochenen Erklärungen lernt. Beschäftigte in der Klinik sollen dem Roboter beschreiben können, was er tun soll – und die künstliche Intelligenz setzt diese Anweisungen direkt in funktionsfähige Programme um. „Es ist dann so, als hätte der Roboter eine Tätigkeit erklärt bekommen und sie anschließend selbst erlernt“, erklärt Rönnau. Dafür entwickeln die Forschenden das System „Erklärt-Programmiert-Gemacht!“ (EPG), das Sprachverarbeitung, Robotik und Personenerkennung verbindet.

Helia muss in die "Hundeschule" 

Das heißt: Helia geht jetzt erst einmal in die Hundeschule, um zu lernen, wer ihr überhaupt Befehle geben darf. Eine Sprachsoftware wandelt die Sätze der Mitarbeitenden in entsprechende Codes um, sodass der Robo-Dog die verschiedenen Aufgaben, die auf der Station anfallen, ausführen kann. „Wir sind gespannt, wie wir hier am besten helfen können“, sagt Arne Rönnau.
Im nächsten Schritt erhält Helia zum Beispiel einen Greifarm, damit sie auch Türen öffnen, Lagerware auffüllen, Essen abräumen, und Wunden fotografieren kann.

Entwickelt für Inspektionen

Der Roboterhund Helia wurde vom Schweizer Unternehmen ANY-Botics entwickelt und heißt eigentlich ANY-Mal. Derzeit sind rund 200 davon im Einsatz, allerdings primär dort, wo es für Menschen gefährlich ist. Als Inspektionsroboter überwachen sie Ölplattformen, Windparks oder Stahlwerke. Klinikstationen sind neu. 

Über das Projekt

Das Projekt läuft im Rahmen der Fördermaßnahme „Natürlichsprachliche Integration von Robotik in Gesundheitseinrichtungen (NLP.bot) des Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und wird mit insgesamt 1,78 Millionen Euro gefördert.
Projektbeteiligte Helia – Robo-Dog
- Hautklinik, Uniklinikum Würzburg (UKW) , Marco Stumpf, Jan-Hendrik Maiwald, Jörg Eberling, Marion Berthold, Tassilo Dege, Astrid Schmieder
- Karlsruher Institut für Technologie (KIT) , Roberto Corlito, Louis Ensil, Hong Phuoc Nguyen Nguyen, Arne Rönnau
- FZI Forschungszentrum Informatik , Dominik Beyer, Julia Konle, Christoph Zimmermann
Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ), Dilara Diegelmann, Jan-Hendrik Heinrichs
- Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH (VDI/VDE-IT), Sandra Beyer, Patrick Ehrenbrink