Motivation und Interaktion im Sport. Entwicklung eines empirisch basierten Interaktionsmodells für die Mensch-Roboter Interaktion.

Süssenbach L. Motivation und Interaktion im Sport. Entwicklung eines empirisch basierten Interaktionsmodells für die Mensch-Roboter Interaktion. Bielefeld: Universität Bielefeld; 2016

Gesundheits-Roboter für Senior/innen: neue Informations- und Kommunikationstechnologien in der alternden Gesellschaft

Die Dissertation nimmt die Vision einer roboterunterstützten Gesundheits-Assistenz älterer Menschen hinsichtlich der Gesundheitskommunikation in den Blick. Dazu wurde eine Roboter-Plattform durch Senior/innen im Rahmen einer Fallstudie in mehrtägigen Feldtests evaluiert. Zur weiteren Konkretisierung der Vision wurde ermittelt, wie sich ein Gesundheits-Roboter langfristig in Alltag und Tageslaufstrukturen älterer Menschen einfügen sollte. Die so entwickelten Personas wurden mittels Szenario-Technik zu drei normativen, narrativen Nutzungs-Szenarien verknüpft und abschließend durch Fachleute wie Laien diskutiert. Im Ergebnis konnten überindividuelle Anknüpfungspunkte zur bedarfsgerechten Gestaltung und Integration in Tagesverläufe identifiziert werden. Es zeigte sich, dass Gesundheits-Roboter mit Chancen für Gesundheit, gesellschaftliche Partizipation, interpersonale Kommunikation und einem konkreten Nutzen für die selbstständige Lebensführung, aber auch mit Risiken verknüpft werden.Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden mobile Service-Roboter, die ältere Menschen zukünftig dabei unterstützen sollen, möglichst lange selbstständig im eigenen Haushalt zu leben, als innovative Informations- und Kommunikationstechnologien insbesondere hinsichtlich Gesundheitskommunikation in den Blick genommen. Im Sinne eines nutzerzentrierten Entwurfs wurde ermittelt, welche Lösungen zur Gesundheitsförderung und Gesundheitsunterstützung, wie implementiert werden müssen, was die Zielgruppe angesichts noch fehlender Praxiserfahrung mit Robotern bisher nur bedingt angeben kann.Zunächst wurde eine in Entwicklung befindliche lauffähige Roboter-Plattform durch Senior/innen (n=9) im Rahmen einer Fallstudie in mehrtägigen Feldtests formativ evaluiert. So konnte ermittelt werden, wie die Mensch-Roboter-Interaktion eines Gesundheits-Roboters beschaffen sein muss, damit er effektiv, effizient und zufriedenstellend genutzt werden kann. Aussagen zur Nützlichkeit bestimmter Anwendungen für die Alltagsunterstützung waren aufgrund der begrenzten Testdauer (max. drei Tage) und des begrenzten Funktions-Umfangs allerdings limitiert. Um die Vision einer roboterunterstützten Gesundheits-Assistenz im hohen Alter weiter konkretisieren zu können, wurde im zweiten Schritt zunächst mittels einer qualitativen Interviewstudie (n=12) umfassende, detaillierte Informationen zu Alltag und v.a. Tageslaufstrukturen älterer Menschen erfasst und ermittelt, wie sich ein Gesundheits-Roboter langfristig darin einfügen sollte. Anhand der Ergebnisse konnten Personas entwickelt werden. Diese wurden mit Hilfe der Szenario-Technik im dritten Schritt systematisch mit dem aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand zu Gesundheits-Robotern zu drei normativen, narrativen Nutzungs-Szenarien verknüpft. Im abschließenden vierten Schritt wurden die Szenarien durch Fachleute wie Laien im Rahmen einer Interviewstudie diskutiert (n=12 Einzel- und Gruppeninterviews mit n=28 Befragungspersonen). Die Ergebnisse der vier Teilstudien zeigen, dass Gesundheits-Roboter mit Chancen für Gesundheit, gesellschaftliche Partizipation und interpersonale Kommunikation sowie einem konkreten Nutzen für die selbstständige Lebensführung, aber auch mit Risiken wie Datenschutzverletzungen, Kontroll- und Fähigkeitsverlusten verknüpft werden. Es konnten überindividuelle Anknüpfungspunkte identifiziert werden, um Roboter-Funktionen bedarfsgerecht gestalten und in individuelle Tagesverläufe integrieren zu können.This dissertation is concerned with mobile service robots for health assistance which should enable elderly people to remain independently in their own household for a longer period of time. Service robots are innovative information- and communication technology that might offer new prospects in the field of health communication. So far, there is a gap of experience. Focusing on a user-centered design, solutions have been found on how to implement health enhancing and supportive applications for the target group, as well as in terms of handling a robot on a daily-life basis. Firstly, a case study with senior citizens (n=9) was conducted wherein a robot-platform was evaluated during its developmental phase. This study helped to understand of which characteristics and elements a health-robot should be compounded of to be at its most effective, efficient and satisfactory for the seniors. However, findings concerning the question, if robotic applications can support the seniors’ daily-life routines, are limited, due to the limited time frame (of three days) during which the study was conducted.To further develop a concrete vision of how a robotic health-assistance is able to enhance an elderly’s life-quality, qualitative interviews have been conducted (n=12) in the second study. These served to collect detailed information on the daily-life routines of senior citizens, so as to design scenarios and personas on how to ideally include the health-robot in the care routine of an elderly in need, on a daily-basis. Afterwards, three normative, narrative user scenarios have been developed using the scenario-technique, combining the empirical findings with cutting-edge state of research (third study). Subsequent, these scenarios were discussed by experts and laymen during an interview-study (n=12 one-on-one and group interviews with n=28 persons). The results of the four studies show manifold options and chances of a service-robot, especially to support social participation and interpersonal communication as well as concerns and risks regarding violation of privacy or loss of control and capabilities. Connecting factors among the elderly could be identified to integrate the robot most effectively into their everyday-routines

Realisierung nutzeradaptiven Interaktionsverhaltens für mobile Assistenzroboter

Im Zentrum dieser Dissertation steht die soziale Assistenzrobotik. In den letzten Jahren hat die Bedeutung dieses Teilgebietes der mobilen Robotik stark zugenommen und zusammen mit der Diversifizierung robotischer Fähigkeiten hat sich die Nutzergruppe hin zur breiten Masse mit potentiellen technischen Laien gewandelt. Aus dieser Situation heraus erwachsen an die Interaktionsfähigkeiten sozialer Assistenzroboter umfangreiche Anforderungen. Insbesondere stehen in dieser Arbeit die Multimodalität der Interaktion und die Anpassungsfähigkeiten an den konkreten Nutzer im Vordergrund. Am Beispiel eines Serviceroboters für die häusliche Gesundheitsassistenz, wie er in einem vom Autor mit bearbeiteten Forschungsprojekt realisiert wurde, wird zunächst der Analyse- und Entwurfsprozess für dessen Umsetzung geschildert. Im Anschluss daran wird gezeigt, wie sich aus der Systemspezifikation eine mehrschichtige Systemarchitektur ableiten lässt, welche auch auf andere Robotikanwendungen übertragbar ist. Der Fokus liegt dabei auf der modularen Realisierung einer Ablauf- und Dialogsteuerung. Um dem System eine Persönlichkeit zu geben und ein im Langzeiteinsatz akzeptierbares Dialogverhalten zu generieren, wurde ein frame-basierter Dialogmanager konzipiert und umgesetzt. Dabei wurden Aspekte wie Modularität durch ein App-Konzept, leichte Erweiterbarkeit und die Möglichkeit, nutzeradaptive Dialoge zu realisieren, berücksichtigt. Im Kern des vorgestellten Dialogsystems kommt eine gänzlich neue Methode der probabilistischen online-Planung von Dialogsequenzen zum Einsatz. Ein eigens konzipiertes Realweltexperiment konnte zeigen, dass es mit diesem System möglich ist, anhand von systeminternen aber auch nutzergetriebenen Bewertungen, das Dialogverhalten im Rahmen von durch den Designer vorgegebenen Freiheiten zur Laufzeit zu optimieren. Die Gestaltung des robotischen Gesundheitsassistenten wurde durch weitere Teilsysteme abgerundet. Unter diesen spielen verschiedene taktile Sensoriken und ein Emotionsmodell eine entscheidende Rolle für die Realisierung eines liebenswerten Begleiters. Letztendlich konnte in sehr erfolgreichen teils mehrtägigen Nutzerstudien mit Senioren die Praktikabilität des entwickelten Interaktionskonzepts und der Systemarchitektur nachgewiesen werden.The central topic of this thesis concerns social service robotics. In recent years this branch of mobile robotics in general has seen increasing interest. Due to increasing capabilities and growing fields of application of such robots, the group of potential users has changed. Unexperienced users raise extensive requirements regarding the interaction capabilities of such robots. The multi-modality of human-robot dialog and its adaptivity regarding user's preferences and needs are in the focus of this thesis. First, the analysis and specification process for such a system is explained by means of an example, which is a service robot for health assistance in home environments, as it has been developed in a research project at which the author participated. Following this, it is shown how a multi-layer system architecture is derived from that specification, which is applicable to other robotic applications as well. Though the main focus is on a modular realization for the control structures and the dialog handling. In order to enable a long term acceptability of such a system and to give it a personality, a frame-based dialog manager has been designed and is explained in detail. Aspects of interest there are modularity by means of an app-concept, extendablility, and adaptivity of the interaction skills regarding users' qirks and demands. In the core of the presented dialog system, there is a unique planning mechanism based on probabilistic reasoning in a factor graph model of the dialog going on. In a real world experiment it could be shown that this online learning concept is able to optimize dialog behavior regarding system internal as well as user driven reward signals. During the implementation of the health assistant robot further system components have been developed in order to realize a likeable companion. Among them, there are two kinds of tactile sensors and an emotion model, which are presented in this thesis as well. Finally, very successful real world user trials of the health assistant robot involving 9 elderly people are described to show that the presented concepts for system architecture and dialog modelling are viable

Untersuchung des Einflusses sozio-emotionaler Faktoren auf die soziale Akzeptanz und Nutzungsintention bei Lotsenrobotern

In the course of emerging service robotics research, this dissertation consists of three empirical studies to investigate how an extrovert robot personality, a tactile ability to interact and a humanoid robot appearance of robots with a hostess function impact on their social acceptance and intention to use. A field experiment has been conducted with 194 test persons. The experiment compared two versions of a shopping robot (standard version vs. extrovert version). Thereby, the standard version of the shopping robot has been adopted based on a developed extrovert concept. Next, based on a laboratory experiment with 48 students, two versions of the robot Nao have been compared with regards to their tactile ability to interact (Nao with tactile interaction vs. Nao without tactile interaction). Tactile interaction means the reaction of the robot to human contact. Finally, an online experiment with 131 students has been conducted by means of an online questionnaire. The students evaluated two shopping robots with different appearances (less humanoid vs. more humanoid shopping robot) with the help of two interactive videos. The results show that an extrovert robot personality, ability for tactile interaction and a more humanoid appearance of robots with a hostess function have a positive influence on their social acceptance and intention to use.Im Zuge der voranschreitenden Servicerobotik-Forschung, untersucht die vorliegende Dissertation in drei empirischen Teilstudien, inwiefern eine extravertierte Roboterpersönlichkeit, eine taktile Interaktionsfähigkeit und ein menschenähnliches Roboteraussehen bei Lotsenrobotern, einen Einfluss auf deren soziale Akzeptanz und Nutzungsintention haben. Im Rahmen eines Feldexperiments mit n=194 Versuchspersonen wurden zwei Roboter-Versionen eines Shoppingroboters (Standardversion vs. extravertierte Version) miteinander verglichen. Dabei wurde die Standardversion des Shoppingroboters anhand eines eigens entwickelten Extraversions-Konzepts verändert. Auf Basis eines Laborexperimentes mit n=48 Studierenden wurden zwei Versionen des Roboters Nao hinsichtlich seiner taktilen Interaktionsfähigkeit (Nao mit taktiler Interaktion vs. Nao ohne taktiler Interaktion) verglichen. Taktile Interaktion meint dabei, die Reaktion des Roboters auf die Berührung von Menschen. Zuletzt wurde ein Online-Experiment mit n=131 Studierenden durchgeführt, die im Rahmen eines Online-Fragebogens zwei verschieden aussehende Shoppingroboter (eher wenig menschenähnlicher vs. eher menschenähnlicher Shoppingroboter) mit Hilfe von zwei Videos zur Interaktion bewerteten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine extravertierte Roboterpersönlichkeit, eine taktile Interaktionsfähigkeit und ein eher menschenähnliches Erscheinungsbild bei Lotsenrobotern einen positiven Einfluss auf deren soziale Akzeptanz und Nutzungsintention haben

Pflegeroboter

Dieses Open-Access-Buch bündelt technische, wirtschaftliche, medizinische und ethische Reflexionen über Pflegeroboter. Pflegeroboter, im Moment noch mehrheitlich Prototypen, unterstützen oder ersetzen menschliche Pflegekräfte bzw. Betreuer. Sie bringen Kranken und Alten die benötigten Medikamente und Nahrungsmittel, helfen beim Hinlegen und Aufrichten oder alarmieren den Notdienst. Vorteile von Pflegerobotern sind durchgehende Verwendbarkeit und gleichbleibende Qualität der Dienstleistung. Nachteile sind Kostenintensität (bei möglicher Amortisation) und Komplexität der Anforderungen. Unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Dr. Oliver Bendel trafen sich im September 2017 Vertreter verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen im Rahmen eines Ladenburger Diskurses der Daimler und Benz Stiftung, um über den aktuellen und künftigen Einsatz von Pflegerobotern zu sprechen und Forschungspotenziale zu identifizieren. Die Autoren gehen in ihren Beiträgen auch Fragen aus Wirtschafts-, Medizin- und Informationsethik nach: Wer trägt die Verantwortung bei einer fehlerhaften Betreuung und Versorgung durch die Maschine? Inwieweit kann diese die persönliche und informationelle Autonomie des Patienten unterstützen oder gefährden? Ist der Roboter eine Entlastung oder ein Konkurrent für Pflegekräfte? Antworten müssen von Wissenschaft und Gesellschaft gefunden werden

Robotik und assistive Neurotechnologien in der Pflege - gesellschaftliche Herausforderungen. Vertiefung des Projekts »Mensch-Maschine-Entgrenzungen«

Seit Jahren steigt die Zahl der Pflegebedürftigen, während es immer schwieriger wird, Pflegekräfte in ausreichender Zahl zu rekrutieren. Angesichts der sich abzeichnenden demografischen Herausforderungen rücken zunehmend die Potenziale der Servicerobotik in den Fokus, um Pflegekräfte entlasten sowie Pflegebedürftige im Alltag unterstützen zu können. Für diverse Aufgaben in der Altenpflege befinden sich entsprechende Prototypen in der Entwicklung und vereinzelt auch bereits im Einsatz. Im TAB-Arbeitsbericht wird sich zum Thema Pflegerobotik mit den gesellschaftlichen Implikationen dieser Entwicklung befasst, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Klärung normativer Fragen und die Möglichkeiten zur prospektiven Gestaltung der Technikentwicklung gelegt wird. Der TAB-Arbeitsbericht zeigt den technischen Entwicklungsstand auf und führt die konkreten Anwendungsfelder von Robotern in der Pflege an. Anhand konkreter Beispiele werden die Anforderungen an eine Technikentwicklung aufgezeigt, die sich stärker an den Bedürfnissen Pflegebedürftiger und der sie Pflegenden orientiert. Grundsätzliche Fragen stellen sich hinsichtlich der gesellschaftlichen Wünschbarkeit eines verbreiteten Robotereinsatzes, vor allem angesichts der zentralen Bedeutung der zwischenmenschlichen Interaktion für die Pflegearbeit. Die daraus resultierenden normativen Fragen werden im TAB-Arbeitsbericht sowohl aus pflegewissenschaftlicher, ethischer wie rechtlicher Sicht beleuchtet. Ein wichtiges Fazit: Die Gestaltung guter Pflege ist letztlich eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Inhalt Zusammenfassung 9 I. Einleitung 31 II. Pflege und Pflegeversicherung im demografischen Wandel: ein Überblick 37 1. Organisation und Struktur des deutschen Pflegesystems 37 2. Demografische Herausforderungen: Zahlen und Prognosen 42 2.1 Steigender Pflegebedarf 43 2.2 Fachkräftemangel 46 3. Mit Robotern gegen den Pflegenotstand? Diskursive sowie sozialrechtliche Rahmenbedingungen 49 3.1 Leistungsrechtliche Ebene 51 3.2 Berufsrechtliche Ebene 54 4. Fazit 56 III. Roboter in der Pflege: Anwendungsfelder und Entwicklungsstand 59 1. Übersicht über Anwendungsbereiche und Anwendungen 61 1.1 Assistenzroboter zur physischen Alltagsunterstützung 62 1.2 Soziale Roboter 72 1.3 Mobilitätsunterstützende Roboter 79 2. Exkurs: neurotechnologische Anschlussperspektiven autonomer Assistenzsysteme in der Pflege 87 3. Fazit 89 IV. Normative Aspekte 93 1. Was ist gute Pflege? Pflegewissenschaftliche Bestimmungen 94 1.1 Der Pflegeprozess als zentrales Handlungsmodell des Pflegeberufs 95 1.2 Pflegewissenschaftliche Perspektiven: zur Handlungslogik professioneller Pflege 97 2. Die ethische Debatte 102 2.1 Zentrale ethische Bewertungsdimensionen: Autonomie und Wohlergehen 103 2.2 Potenziale und Grenzen robotischer Pflegesysteme aus ethischer Sicht 107 3. Fazit 118 V. Rechtliche Rahmenbedingungen: Sicherheit, Haftung, Datenschutz 123 1. Sicherheit 124 1.1 Gesetzliche Zulassungsvorschriften 124 1.2 Relevante Normen 128 1.3 Betriebliche Sicherheitsüberprüfungen 129 2. Zivilrechtliche Haftung 130 2.1 Schadensersatzpflichten der Betreiber 131 2.2 Schadensersatzpflichten der Hersteller 132 2.3 Gefährdungshaftung als Ausweg? 134 3. Datenschutz 136 3.1 Rechtmäßigkeit der Verarbeitung personenbezogener Daten durch Roboter 138 3.2 Instrumente zur datenschutzrechtlichen Regulierung der Technikgestaltung 145 4. Fazit 148 VI. Von der Produktvision zum Serienprodukt: Wege einer verantwortungsvollen Forschungsund Entwicklungspraxis 151 1. Von Technology-Push zu Demand-Pull: Nutzerbedarfe und Wirtschaftlichkeit im Fokus 152 2. Fallstudien zur Forschungs- und Entwicklungspraxis: intelligenter Pflegewagen und multifunktionaler Personenlifter 161 2.1 Projekte und Entwicklungsschritte 162 2.2 Elemente einer bedarfsorientierten Technikentwicklung: Erfahrungen und Beispiele aus der Praxis 173 3. Ziele und Struktur der deutschen Forschungsförderung 187 4. Fazit 194 VII. Resümee und Handlungsfelder 197 1. Resümee 197 2. Handlungsfelder 202 2.1 Forschung, Entwicklung und Innovation 203 2.2 Rechtliche und sozioökonomische Rahmenbedingungen der Technikanwendung 209 2.3 Regulierungsfragen: Sicherheit, Haftung, Datenschutz 212 2.4 Öffentliche und politische Debatte 214 Literatur 217 1. In Auftrag gegebene Gutachten und Horizon-Scannings 217 2. Weitere Literatur 217 Anhang 233 1. Abbildungen 233 2. Kästen 234 3. Abkürzungen 23

KomBInoS - Modellgetriebene Entwicklung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services

Diese Arbeit ist angesiedelt im Kontext der drei Forschungsgebiete Smart Service Welt, Modellgetriebene Softwareentwicklung und Intelligente Benutzerschnittstellen. Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes zur effizienten Erstellung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde mit KomBInoS ein umfassendes Rahmenwerk zur modellgetriebenen Erstellung solcher Benutzerschnittstellen entwickelt. Das Rahmenwerk besteht aus: (1) einer Metamodell-Architektur, welche sowohl eine modellgetriebene Entwicklung als auch die Komposition von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services erlaubt, (2) einem methodischen Vorgehen, welches aus aufeinander abgestimmten Modelltransformationen, möglichen Kompositionsschritten und manuellen Entwicklungstätigkeiten besteht, sowie (3) einer integrierten Werkzeugkette als Implementierung der Methode. Es wurde außerdem eine cloud-fähige Laufzeitumgebung zur mobilen Nutzung der so erstellten Benutzerschnittstellen entwickelt. Als Proof-of-Concept werden acht Beispielanwendungen und Demonstratoren aus fünf Forschungsprojekten vorgestellt. Zusätzlich zur Smart Service Welt fand und findet KomBInoS auch Anwendung im Bereich der Industrie 4.0.This work is located in the context of the three research areas Smart Service World, Model-Driven Software Development and Intelligent User Interfaces. The aim of the work was to develop a holistic approach for the efficient creation of multimodal dialogue interfaces for Smart Services. To achieve this goal, KomBInoS was developed as a comprehensive framework for the model-driven creation of such user interfaces. The framework consists of: (1) a metamodel architecture that allows both model-driven development and the composition of multimodal dialogue interfaces for Smart Services, (2) a methodical approach consisting of coordinated model transformations, possible compositional steps and manual development activities, as well as (3) an integrated tool chain as an implementation of the method. Furthermore, a cloud-enabled runtime environment was developed for mobile use of the user interfaces created in this way. As proof-of-concept, eight sample applications and demonstrators from five research projects will be presented. In addition to the Smart Service Welt, KomBInoS was and is also used in the field of industry 4.0

Methoden der vision-basierten Nutzerwahrnehmung für eine natürliche Interaktion mit mobilen Servicrobotern

Methods of vision-based User Perception for a natural Interaction with mobile Service Robots In man-machine communication, particularly in the field of service robotics, the perception of the user is often constricted to people detection and tracking. This is in strong contrast to communication between people, where social information like gender, age, identity and facial expression is essential. The assumption of this thesis is that an improved perception of the user's state is necessary for future service robots to be successfully deployed in human centered service tasks. The example application is a service robot helping customers in a home store to find the desired products. During interaction, the robot should show a certain degree of social competence, e.g. by detecting persons and establishing and keeping eye contact. Furthermore, it should be able to build user models, identify known users robustly and estimate their affections by determining gender, age, identity and facial expression from video images. To realize this functionality, a biologically motivated separation into a peripheral and a foveal vision system is proposed. The former uses images of an omnidirectional camera with a large field of view but relatively low resolution to generate hypotheses of the position of potential users in the surroundings of the robot. Therefore, skin color and movement as well as the measurements of sonar sensors are integrated into a saliency map. Salient structures are tracked by a multi target tracking system based on the CONDENSATION algorithm. To realize a skin color detection which is insensitive to changes of the illumination chrominance, an automatic white balance algorithm was developed which takes advantage of the special geometry of the omnidirectional objective. After selecting a hypothesis, the head of the robot is continously directed in its direction. In this way, the user receives a feedback signal of the robots attention, while the robot is able to capture high resolution images of the users face suitable for a further two step analysis. The first step produces a normalized view of the users face by detecting the face and the eyes and applying affine image transformations. For the analysis itself, three methods were implemented and tested: Elastic Graph Matching, Independent Component Analysis and Active Appearance Models. With respect to the estimation of gender, age, facial expression and identity a comprehensive face image database was recorded for training and testing the different methods. The efficiency of the integrated system was demonstrated by empirical experiments.Methoden der vision-basierten Nutzerwahrnehmung für eine natürliche Interaktion mit mobilen Servicerobotern Im Gegensatz zur zwischenmenschlichen Kommunikation, bei der die Beziehungsebene im Vergleich zur Sachebene den weitaus größeren Anteil einnimmt, wird diese bei der Mensch-Roboter-Interaktion bislang nur in Ansätzen berücksichtigt. Insbesondere die Nutzerwahrnehmung bleibt in der Regel auf eine reine Personendetektion oder ein einfaches Personen-Tracking beschränkt. Vor diesem Hintergrund wurde eine verbesserte Wahrnehmung des aktuellen Zustandes des Nutzers als Voraussetzung für eine Personalisierung des Dialogs als Zielstellung dieser Arbeit abgeleitet. Beim exemplarischen Anwendungsszenario handelt es sich um einen Shopping-Assistenten, der in einem Baumarkt den Kunden bei der Suche nach Produkten behilflich ist. Dieser sollte zumindest einen gewissen Grad an sozialer Kompetenz zeigen, indem er z.B. Personen in seiner Umgebung detektiert und während der Interaktion kontinuierlich Blickkontakt hält. Um Nutzermodelle erstellen, kurzzeitig verlorene Nutzer wiedererkennen und den Gemütszustand des Nutzers abschätzen zu können, sollen Geschlecht, Alter, Identität und Gesichtsausdruck des Nutzers aus einem Videobild ermittelt werden. Für die Realisierung dieser Aufgabe wurde eine biologisch motivierte Aufteilung in ein peripheres und ein foveales Vision-System vorgeschlagen. Das periphere System arbeitet auf den Bildern einer omnidirektionalen Kamera und verfügt damit über einen sehr großen Sichtbereich, aber nur eine vergleichsweise geringe Auflösung. In diesem System werden zunächst Hypothesen über die Position von Personen im Umfeld des Roboters gebildet. Dafür werden Hautfarbe, Bewegung und Entfernung in einer Auffälligkeitskarte integriert und auffällige Bildbereiche mittels eines Multi-Target-Trackers verfolgt. Für die omnidirektionale Kamera wurde ein automatischer Weißabgleich entwickelt, der die Hautfarbdetektion unempfindlich gegen Änderungen der Chrominanz der Beleuchtung macht. Nach Auswahl einer Nutzerhypothese wird der Kopf des Roboters kontinuierlich in die entsprechende Richtung ausgerichtet. Damit erhält der Nutzer zum einen eine Rückmeldung über die gerichtete Aufmerksamkeit des Roboters während der Interaktion. Zum anderen kann der Roboter hochaufgelöste Bilder der Person aufnehmen, so dass eine weitere nachfolgende Analyse ermöglicht wird. Diese ist wiederum in zwei Teilschritte unterteilt. Der erste Schritt besteht aus einer Detektion des Gesichtes und einer anschließenden Detektion der Augen, anhand derer eine normalisierte Darstellung des Gesichtes erzeugt wird. Für den Analyseschritt wurden das Elastic-Graph-Matching, die Independent Component Analysis und die Active-Appearance Models implementiert und vergleichend untersucht. Unter Berücksichtigung der Anforderungen einer Geschlechts-, Alters-, Mimik- und Identitätsschätzung wurde hierfür eine umfassende Gesichtsdatenbank zum Training und zum Test der Verfahren angelegt. Die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems wurde schließlich anhand von empirischen Experimenten demonstriert