Zeitreise in den Supermarkt der Zukunft
TU Chemnitz präsentiert ersten Prototypen eines autonomen mobilen Roboters zur Unterstützung von Supermarktkunden
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Mit Hilfe eines mit Sensorik ausgerüsteten Fahrzeugs wurden in einem Chemnitzer Supermarkt die 3D-Daten des Verkaufsraums erfasst. Foto: Mario Lorenz -
Aus den 3D-Daten wurde eine Simulationsumgebung erstellt, in der die Algorithmen zur Lokalisierung und Navigation des Einklaufsroboters implementiert und getetstet werden. Screenshot: Kenny Schlegel -
Mit dieser prototypischen mobilen Plattform, auf der u. a. ein Robotergreifarm, ein Touchscreen sowie mehrere Sensoren und Kameras zur Umfelderkennung vorhanden sind, werden erste praktische Einsatzszenarien im Labor getestet. Foto: Kenny Schlegel
Die Technische Universität Chemnitz ist an der Entwicklung eines autonomen mobilen Roboters beteiligt, der Supermarktkundinnen und -kunden beim Einkauf unterstützen soll. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus zwei Fakultäten arbeiten gemeinsam mit der Edeka Digital GmbH in Hamburg, der Innok Robotics GmbH in Regenstauf und der Toposens GmbH in München im Projekt „I‐RobEka ‐ Interaktionsstrategien für eine robotische Einkaufsassistenz“. Die Chemnitzer erarbeiten zusammen mit Edeka Digital die methodischen Grundlagen der Interaktion und Navigation des Roboters. „Für eine soziale, kontext‐ und bedürfnisgerechte Mensch‐Roboter‐Interaktion soll der Roboter unterschiedliche Formen der Unterstützung anbieten, die an die Interaktionsbereitschaft und -erwartung der Kunden angepasst sind“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Guido Brunnett, Inhaber der Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung, und erläutert: „Beispielsweise erwarten manche Kunden keine Hilfe beim Einkaufen. Der Roboter erkennt die ablehnende Haltung und lässt diese Personen in Ruhe. Andere Kunden möchten den Einkauf selbstständig durchführen, sich aber vielleicht über die Verfügbarkeit eines Produktes informieren und sich an dessen Standort führen lassen. Wieder andere Kunden sind an einer Aufgabenteilung interessiert: Während der Roboter Waren holt, die der Kunde gewohnheitsmäßig konsumiert, befasst sich der Mensch mit der Auswahl spezieller Produkte. Entsprechend muss der Roboter seinen Auftraggeber im Markt wiederfinden können. Und schließlich gibt es auch Kunden, die den Einkauf komplett an den Roboter delegieren und z. B. im Café des Einkaufcenters warten. Dazu nimmt der Roboter die Einkaufsliste entgegen und handelt ggf. mit dem Kunden Alternativen für nicht vorrätige Waren aus. Nach der Auftragsausführung inspiziert der Kunde die Waren, teilt Änderungswünsche mit oder lässt den Einkauf abschließen.“
Die Interaktion mit dem Roboter ist dabei hochkomplex und von vielen Faktoren abhängig. So wird beispielsweise die Bestimmung des Kundentyps erschwert, wenn eine Personengruppe den Einkauf gemeinsam gestaltet. „Dann ist es notwendig, die den Einkauf bestimmende Person zu erkennen oder innerhalb einer Gruppe unterschiedliche Kundentypen zu bedienen“, sagt Prof. Dr. Maximilian Eibl, Inhaber der Professur Medieninformatik der TU Chemnitz. Ein Supermarkt stelle für den Roboter eine hochdynamische Umgebung dar. Üblicherweise trifft der Roboter während seiner Fahrt durch den Supermarkt auf viele Menschen. Waren werden zudem im Markt häufig neu platziert. Die räumliche Situation ändert sich zum Beispiel durch Aufsteller mit Aktionsware sehr oft. Einkaufswagen sind in ständiger Bewegung. „Deshalb verfügt der Roboter sowohl über umfangreiche Sensorik als auch über Schnittstellen zur IT-Plattform des Marktes“, fügt Prof. Dr. Ulrike Thomas, Inhaberin der Professur Robotik und Mensch-Technik-Interaktion der TU Chemnitz, hinzu.
Die Entwicklung des Prototyps des Roboters erfolgt in drei Phasen: Nach Phase 1, die im Juni 2019 mit dem ersten Meilenstein abgeschlossen wurde, ist er bereits in der Lage, Menschen in seiner Umgebung zu erkennen, eine Einkaufsliste entgegenzunehmen und diese mit dem Markt abzugleichen. Weiterhin kann er sich gefährdungsfrei im Markt bewegen, wobei er Menschen den Vortritt lässt. Nach Phase 2 soll der Roboter im kommenden Jahr Kundenanfragen unter Nutzung von mehreren Interaktionsmodi – also Sprache und Touch‐Eingabe – unter Laborbedingungen erledigen können. Dazu ist es notwendig, das bevorzugte Einkaufsverhalten von Kunden zu erkennen und Kunden im Markt wiederzufinden. In Phase 3 erfolgen die Erweiterung und Optimierung der Funktionalität, so dass der Roboter Kunden beim Einkauf in einem realen Supermarkt unterstützen kann. „Dazu ist es notwendig, mit einer Vielzahl von Menschen potentiell interagieren und in Echtzeit in der hochdynamischen Marktumgebung navigieren zu können“, sagt Prof. Dr. Peter Protzel, Inhaber der Professur Prozessautomatisierung der TU Chemnitz.
Das dreijährige Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit ca. 1.9 Millionen Euro gefördert, davon gehen ca. 1,3 Millionen Euro an die TU Chemnitz.
Projekt-Homepage: https://www.tu-chemnitz.de/forschung/virtual_humans/i-robeka/
Weitere Informationen geben Prof. Dr. Guido Brunnett und Mario Lorenz per Telefon unter 0371 531-31533 oder -31441 sowie per E-Mail unter mario.lorenz@informatik.tu-chemnitz.de.
Mario Steinebach
08.07.2019
