Robotik in der Altenpflege

Vergleich eines proaktiven und eines reaktiven Roboters zur Unterhaltung im Seniorenheim

Fachbeitrag von Felix Carros, Annika Gauges, Andreas Mayer, Rebecca Eilert, Ronda Ringfort, Dr. Rainer Wieching, Prof. Dr. Volker Wulf
Wirtschaftsinformatik und Neue Medien
Universität Siegen
Kohlbettstraße 15, 57072 Siegen

Einleitung

Vor dem Hintergrund des demographischen Wandels und der damit einhergehenden steigenden Beanspruchung des Pflegesystems steigt das Interesse an technischen Assistenzsystemen und Robotertechnologien, die dabei helfen können, den Herausforderungen der älter werdenden Gesellschaft angemessen zu begegnen (Beck et al., 2013). Neben der Entlastung der Angehörigen und der Pflegekräfte, sollen Robotertechnologien dabei helfen, das selbstbestimmte Leben zu erleichtern und die Lebensqualität pflegebedürftiger älterer Menschen zu verbessern (BMBF, 2015; Marti & Stienstra, 2013; Beck et al., 2013).

Mit der zunehmenden Entwicklung neuer Robotertechnologien entstehen neue Möglichkeiten und Interessen, neue Anwendungsfelder im Bereich der Pflege für soziale Roboter, wie Pepper (SoftBank Robotics, 2017) oder Cozmo (Anki, 2017), zu erforschen und Roboter in den Einsatz zu bringen, die nicht als „Pflegeroboter“, sondern als Companion die älteren Menschen begleiten und auf der sozialen und emotionalen Ebene agieren.

Roboter in der Pflege älterer Menschen

Becker et al. (2013) unterscheiden drei Kategorien von Robotertechnologien, die bisher im Bereich der Pflege älterer Menschen entwickelt wurden: Trainingsgeräte und Hilfsmittel zur Bewegungsausführung, Mobilität; Telepräsenz- und Assistenzroboter und Sozial-interaktive Roboter (Becker et al., 2013). 

Die Kategorie Trainingsgeräte und Hilfsmittel zur Bewegungsausführung, Mobilität befasst sich mit Robotertechnologien, die den Menschen darin unterstützen soll, „bestimmte Bewegungen und Handlungen zu trainieren oder auszuführen“ (Becker et al., 2013, S. 21). Die Forschung befasst sich mit der Entwicklung von Reha-Assistenten, welche die Durchführung eigenständiger Lauf- und Orientierungstraining nach einem Schlaganfall begleiten sollen oder mit intelligenten Prothesen (BMBF, 2016). Ebenso werden Exoskelette entwickelt, die in der Rehabilitation für Menschen mit körperlichen Behinderungen eingesetzt werden (Klein & Cook, 2009).

Der Fokus der zweiten Kategorie Telepräsenz- und Assistenzroboter liegt auf Robotertechnologien, welche die Anwesenheit eines Menschen ersetzen oder diesen bei der Ausführung von Handlungen unterstützen soll. Das Interesse der Forschung befasst sich hier mit der Entwicklung von Alltagsrobotern, welche die Pflegekräfte durch das Erledigen monotoner Routinearbeit, wie das Reichen von Wassergläsern oder das Erinnern der Medikamenteneinnahme entlasten soll (Becker et al., 2013).

Seit geraumer Zeit besteht ebenfalls ein verstärktes Interesse an Robotertechnologien, welche die soziale Interaktion erhöhen, die emotionale Bedürfnisbefriedigung der älteren Menschen adressieren und die Depressionen im Alter reduzieren können (Fasola & Matarić, 2012). Bei den sozial-interaktive Robotern handelt es sich um „(teil-)autonome, mobile interaktive physikalisch reale Maschinen, die so programmiert sind, dass sie menschliche 

Bedürfnisse befriedigen und verbale und nonverbale Kommunikation simulieren können“ (Hirmann, 2015, S. 4). 

Design des Feldversuchs und Untersuchungsgegenstand

Untersuchungsgegenstand sind die Roboter Pepper und Cozmo. Ziel ist es herauszufinden inwiefern sich die Akzeptanz gegenüber diesen Technologien voneinander unterscheiden.  

Hierfür haben sich in einem Seniorenheim, sechs Bewohner in zwei Dreiergruppen für 15 Minuten mit jeweils einem Roboter beschäftigen. Nach kurzer Zeit wurden die Gruppen getauscht. 

Die Teilnehmer befanden sich alle in guter körperlicher und geistiger Verfassung und nahmen aus Neugierde teil. Es sind mehr als die geplanten sechs Teilnehmer erschienen und so bestand eine der Gruppen aus vier Personen, allerdings war genau ein Teilnehmer jeweils männlich, die anderen weiblich. 

Anschließend wurde in beiden Gruppen jeweils ein Fokusgruppen-Interview durchgeführt, in dem mit semistrukturierten Fragen über die Erfahrungen des Tests diskutiert wurde.

Cozmo der Firma Anki, wurden speziell zur Unterhaltung entwickelt, verfügen aber ebenfalls über eine eigene Persönlichkeit, die sich automatisch weiterentwickelt, je mehr Zeit mit dem Roboter verbracht wird. Cozmo verfügt neben den vorinstallierten Spielen über vielfältige Möglichkeiten der Programmierung und individuellen Anpassung (Anki, 2017). 

Pepper wurde speziell darauf programmiert, menschliche Emotionen basierend auf der Stimme, der Mimik und der Körperbewegung zu identifizieren und je nach emotionaler Lage entsprechend auf den Gegenüber, durch die Farbe der Augen, des Tabletts oder über die Wortwahl zu reagieren (SoftBank Robotics, 2017). 

Da Pepper im Gegensatz zu Cozmo über keine vorinstallierten Applikationen verfügt. Um eine Vergleichbarkeit zwischen beiden Robotern zu schaffen, wurde für Pepper ein Pantomime Spiel programmiert. Hierbei führt Pepper durch Bewegungen und Ton eine bestimmte Tätigkeit vor und die Teilnehmer sollen erraten, um welche Tätigkeit es sich handelt und diese in das Tablet eingeben.  

Ergebnisse

Gegenüber Cozmo bestand bei den weiblichen Teilnehmerinnen Offenheit und keine Zurückhaltung. Deren Reaktion lässt sich mit dem Zitat einer Teilnehmerin gut beschreiben: „Das ist faszinierend”. Die männlichen Teilnehmer mussten hingegen erst überzeugt werden, einen Versuch zu wagen. Grundsätzlich war die erste Gruppe weniger zurückhaltend als die zweite, die sich zuvor bereits mit Pepper beschäftigt hatte. Als Gründe für die anfängliche Zurückhaltung wurde genannt: “Wir müssen etwas Größeres haben, dass man etwas zum Anfassen hat.” und “Man kommt gegen einen Roboter doch gar nicht an.” Alle haben aber schnell verstanden, worum es geht und wie die Spiele funktionieren. 

Während des weiteren Verlaufs wurde Cozmo immer positiver aufgenommen: Die weiblichen Teilnehmer begannen mit ihm zu sprechen: „Komisch, dass man dann auch mit ihm spricht.” Und die emotionalen Reaktionen des Roboters entlockten Lacher. Auch skeptische Teilnehmer hatten Freude beim Zuschauen und waren dann dazu bereit, es selbst auszuprobieren. Alle Teilnehmer hatten Spaß und manche wollten mehrmals hintereinander spielen. Für manche war der Punktestand wichtig und die Testleiterinnen wurden darum gebeten, diesen zu protokollieren. Die erste Reaktion eines Mannes bei seiner Niederlage war ablehnend: „Er hat gewonnen, ich spiel nicht mehr.” Später versuchte er es allerdings erneut. Grundsätzlich führte der Wettstreit aber, bis auf die genannte Ausnahme, nicht zu negativer Stimmung, sondern die Teilnehmer feuerten sich gegenseitig an und spielten zusammen. Weitere Kommentare waren: „Ich muss konzentriert sein” und „Der täuscht an”. Nach dem Spiel waren alle Teilnehmer positiv eingestellt, auch die Zögerlichsten. 

Pepper konnte nicht ohne Hilfe bedient werden, da zum einen die Bedienung Schwierigkeiten bereitete und er zum anderen nicht direkt vor die Teilnehmer fuhr, sodass die Eingabe nicht erfolgen konnte. Folglich musste eine Testleiterin von Anfang an assistieren, was es schwierig macht, die Eigeninitiative der Teilnehmer zu beurteilen. Es gab allerdings keine negativen Reaktionen auf den Roboter, doch konnte in der ersten Gruppe beim ersten Spiel keiner erraten, was Pepper dargestellt hatte (“Leiter”) und es wollte niemand eine Eingabe tätigen. Die andere Gruppe hatte als ersten Begriff “Staubsaugen”, welchen sie sofort erkannten, woraufhin es keine Hemmungen bei der Eingabe gab.

Im Verlauf wurde klar, dass Peppers Lautstärke deutlich angehoben werden muss, damit die Teilnehmer das von ihm Gesprochene verstehen konnten. War zu Beginn die Eingabe noch recht zögerlich und die Hilfestellung einer Testleiterin nötig, brachten sich die Teilnehmer im weiteren Verlauf immer mehr ein und konnten teilweise die Eingabe ohne Hilfe vornehmen. 

Die Eingabe über den Touchscreen wurde als schwieriger als das Raten empfunden und führte zu Frustration: „Jetzt mag ich nicht mehr.” Gründe sind die zufällige und jedes Mal neue Anordnung der Buchstaben. Verbalisiert als „Na wo ist das A denn?”, „Eben war der Buchstabe aber unten rechts.” und „Warum haben Sie nicht ne richtige Tastatur hier drauf?”. Außerdem die Unvertrautheit mit dem Prinzip des dahinterstehenden Spiels “Galgenmännchen” und schlussendlich generell mit der Bedienung eines Touchscreens. „Da bin ich zitterich”. Dieser wurde oft zu fest gedrückt und die Eingabe nicht erkannt. Die zwei Teilnehmer, die bereits Erfahrung mit Tablets hatten, gingen hier deutlich souveräner vor. Die Suche der Buchstaben regte allerdings zur Zusammenarbeit an und die Buchstaben wurden gemeinsam gesucht. Das traf auch auf das Raten der Begriffe zu. Die Teilnehmer spielten in der Regel alleine, aber wenn sie den Begriff nicht erkannten, machten die anderen die Bewegung noch einmal vor. Doch die vier möglichen Begriffe waren schnell abgespielt und wurden dann nur noch wiederholt, was überraschenderweise den Spaß am Spiel noch erhöhte: „Je öfter man das macht, desto mehr Spaß macht es.” Sich gefreut und gelacht haben die Teilnehmer, wenn Pepper die Begriffe demonstrierte und vor allem, wenn sie gewannen und Pepper dementsprechend seine Freude durch Lachen Ausdruck verlieh.

Im anschließenden Fokusgruppen-Interview wurden die Roboter als durchweg positiv bezeichnet, vor allem als Unterhaltung und wenn man Langeweile hat. Sie können sich alle gut vorstellen mit den Robotern zum Zeitvertrieb zu spielen und dass sie Spaß dabei hätten: „Es ist angebracht, allein um die Zeit zu vertreiben.” Ein weiterer Kommentar war, dass man sich bei der Nutzung durchaus ein wenig anstrengen muss.

Bezüglich Cozmo stützen die Aussagen durchweg die oben beschriebenen Beobachtungen: „Könnte man sich schon vorstellen, den ein oder anderen Abend zu spielen.”, „Man muss gesunde Augen haben.” (Bezogen auf ein Farbenspiel bei Cozmo), „Einfach ausprobieren, das Mitspielen kommt dann von selber.”

Müssten sich die Teilnehmer für einen Roboter entscheiden, würden sich drei für Cozmo (Reaktionsspiele sind besser; handlicher, kann man auch mal wegstellen; unbegründet) und einer für Pepper (man kann mit ihm reden) entscheiden, zwei konnten keine Entscheidung treffen.

Diskussion

Obwohl die Entwicklung der sozial-interaktiven Roboter enorme Fortschritte macht, gibt es immer noch Einschränkungen, die im tatsächlichen Nutzungskontext bedacht werden müssen. Viele Funktionalitäten komplexerer Robotertechnologien, wie die verbale Kommunikation und die Gestenerkennung funktionieren bisher ausschließlich in Laborbedingungen zuverlässig. In der Praxis hingegen treten zahlreiche Störfaktoren auf, welche die Erkennung und die Verarbeitung von natürlicher Sprache, sowie das Deuten diverser Gesten erschwert (Beck et al., 2013). Diese Problematik verstärkt sich im Kontext der älteren Menschen, die im Alter häufig Sprachschwierigkeiten und weniger Zugang zu den Technologien haben. 

Zur Fragestellung der Akzeptanz gegenüber den Robotern, kann diese aus einer breiten Datenbasis ausgewertet werden. Das Interesse an Cozmo und Pepper zu Beginn war ausgesprochen groß. Beide konnten die Mehrzahl der Teilnehmer schnell für sich einnehmen, doch Cozmo war im Vorteil. Er wurde durch seine Persönlichkeit schnell personifiziert und auch die Tatsache, dass man ihn „wegstellen“ kann, er also nur auf Aufforderungen reagieren kann, wurde als positiv aufgefasst. Pepper, als humanoider Roboter hat auf dem Gebiet der Personifizierung sehr großes Potenzial, welches nicht ausgeschöpft werden konnte. Die Interaktion war nicht flüssig, es kam häufig zu fehlerhaftem Verhalten des Roboters und Emotionen wurden nicht überzeugend genug dargestellt. Hinter der Entwicklung des Pantomime Spiels stecken allerdings auch nur einige Stunden Arbeit von vier Studenten, Cozmo hingegen ist ein ausgereiftes, kommerzielles Produkt mit ausgeklügelter Software. Trotzdem hatten die Teilnehmer ausnahmslos Spaß mit beiden Robotern. Auch die eher skeptischen Bewohner wurden nach wenigen Minuten warm mit den Geräten. Bei Pepper vor allem, nachdem das Spiel verstanden wurde und auch die Begriffe mehr oder weniger bekannt waren. Ein zu hoher Schwierigkeitsgrad führt zu einer Einstiegsbarriere. Nach dem Test waren sich die Teilnehmer einig, dass sie gerne weiterhin mit den Robotern spielen würden und dass sie sich deren Einsatz definitiv vorstellen können.

Der Feldversuch hat gezeigt, dass in der Interaktion mit Senioren es wichtig ist die “Menschlichkeit” und das “Natürliche” zu verkörpern und Fehler durch den Roboter zuzulassen. Das Gleichgewicht und das Gefühl, dass es sich um keine perfekte technische Maschine handelt, die über den Menschen steht, können wesentlich zu der Akzeptanz älterer Menschen gegenüber Robotern beitragen. Dieses Gefühl des Gleichgewichts kann auch hergestellt werden, indem der Mensch entscheiden kann, wann und wie er mit dem Roboter in Interkation treten will. 

Literaturverzeichnis

Anki. (2017). Triff Cozmo. Retrieved September 24, 2017, from https://www.anki.com/de-de/cozmo

Beck, S., Grzegorzek, M., Lichtenthäler, C., Macke, J., Muhl, C., Reiser, U., … Urban, I. (2013). Mit Robotern gegen den Pflegenotstand. Policy Brief, 11.

Becker, H., Scheermesser, M., Früh, M., Treusch, Y., Auerbach, H., Hüppi, R. A., & Meier, F. (2013). Robotik in Betreuung und Gesundheitsversorgung (Band 58 vo). Zentrum für Technologiefolgen-Abschätzung. Zürich: vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich.

BMBF. (2015). Technik zum Menschen bringen. Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Interaktion. Innovationen in Deutschland. Retrieved from https://www.bmbf.de/de/technik-zum-menschen-bringen-149.html

BMBF. (2016). Hilf mir mal! Wie Roboter den Alltag der Menschen erobern. Innovationen in Deutschland.

Fasola, J., & Matarić, M. J. (2012). Using socially assistive human-robot interaction to motivate physical exercise for older adults. Proceedings of the IEEE, 100(8), 2512–2526.

Hirmann, T. (2015). Möglichkeiten und Auswirkungen von sozial- emotionalen Robotern, insbesondere der Robbe Paro, im Einsatz in der Pflege.

Klein, B., & Cook, G. (2009). Robotik in der Pflege – Entwicklungstendenzen und Potenziale. Public Helth Forum., 17(4), 23.e1-23.e3.

Marti, P., & Stienstra, J. T. (2013). Exploring Empathy in Interaction. Scenarios of Respectful Robotics. GeroPsych: The Journal of Gerontopsychology and Geriatric Psychiatry, 26(2), 101–112.

SoftBank Robotics. (2017). Who is Pepper? Retrieved August 22, 2017, from https://www.ald.softbankrobotics.com/en/robots/pepper