Roboter-Forschung TUM entwickelt Roboter mit menschlichem Gesicht

Wissenschaftler des Exzellenzclusters CoTeSys der Technischen Universität München haben ein 3-dimensionales Robotergesicht entworfen, das menschenähnlich mit Sprache und Mimik kommuniziert.
Wissenschaftler des Exzellenzclusters CoTeSys der Technischen Universität München haben ein 3-dimensionales Robotergesicht entworfen, das menschenähnlich mit Sprache und Mimik kommuniziert.

Die Roboter-Forscher der TU München haben gemeinsam mit japanischen Wissenschaftlern einem Roboter ein menschliches Gesicht verpasst: Ein Beamer projiziert das 3D-Bild eines Gesichts von hinten in eine Kunststoffmaske. Mit der Lösung könnte der sogenannte Mask-Bot als eine Art Avatar in Videokonferenzen den entfernten Gesprächspartner mit an den Tisch holen.

In einem Projekt im Rahmen des Roboter-Exzellenzcluster CoTeSys haben Münchner Roboter-Forscher vom Institut für Kognitive Systeme (ICS) der TU München gemeinsam mit japanischen Wissenschaftlern eine Lösung entwickelt, Robotern ein menschliches Gesicht zu geben: Ein Beamer projiziert das 3D-Bild eines Gesichts von hinten in eine Kunststoffmaske. Ein Computer steuert Grafik und Mimik. Der sogenannte Mask-Bot könnte - bevor er zukünftigen Robotern ein menschliches Anlitz gibt - als eine Art Avatar entfernte Gesprächspartner bei Telefonkonferenzen an den Tisch holen.

Im Moment kann der Mask-Bot nur einfache Dialoge auf Englisch. Sagt Dr. Takaaki Kuratate z.B. "Rainbow", so antwortet der Roboter mit einem elaborierten Satz: "Wenn sich Sonnenstrahlen in den feinen Wassertrophen der Atmosphäre brechen, dann entsteht ein Regenbogen." Unterstützt wird die Aussage dabei von Augenzwinkern und Bewegungen der Augenbrauen und des Halses. Prof. Gordon Cheng, Leiter des ICS-Teams: "Mask-Bot wird die Art und Weise prägen, wie wir Menschen in Zukunft mit Robotern kommunizieren."

Die Idee, Masken anzustrahlen ist nicht neu: Ein ähnliches Prinzip gab es bei Disney: "Walt Disney ließ schon in den 1960er-Jahren für seineSpukhaus-Installationen die Gesichter Grimassen schneidender Schauspieler auf Büsten projizieren, die damit zu sprechenden Köpfen wurden", so Kuratate. Allerdings strahlte Disney Büsten von vorne an, die Forscher verstecken alle Komponenten für das Gesicht im Roboter-Kopf - von außen unsichtbar. Das CoTeSys-Team nutzt dafür eine stark stauchenden Fischaugenlinse mit dem Faktor 0,25 in einem Abstand von 12 cm zwischen Linse und Maske. Damit die Mimik des Mask-Bot auch noch bei Tageslicht sichtbar ist, dafür sorgen ein starker Beamer sowie eine spezielle Leutschicht-Imprägnierung auf der Innenseite der Kunststoffmaske. Das System könnte bei Videokonferenzen den Bildschirm ersetzen und so den Teilnehmern am Tisch eine echte Nachbildung der Person liefern, die genauso spricht und aussieht.

 

 

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Mask-Bot - Ein Gesicht für einen Roboter

Münchener Roboterforscher haben zusammen mit japanischen Wissenschaftlern eine raffinierte technische Lösung entwickelt, mit der Roboter ein Gesichterhalten: Ein Beamer projiziert das 3D-Bild eines Gesichts von hinten in eine Kunststoffmaske, Sprache un

Programm sorgt für nötiges Mienenspiel

Um dem Roboter unabhängig von einer Videoübertragung ein Gesicht zu geben, hat Takaaki Kuratate die "Talking Head Animation Engine" entwickelt. Ein spezielle Kamerasystem sammel zahlreiche Information über das Mienenspiel menschlicher Probanden. Aus den Daten filtert ein Computer die Gesichtsausdrücke heraus, du zu einem bestimmten gesprochenen Laut passen. Aus jedem dieser Gesichtsausdrücke wurde ein Set an Gesichtspunkten extrahiert, die der Computer nun einem neuen Gesicht zuordnen kann. Für die emotionale Färbung sorgt die "Emotion Synthesis Software".

Sprechen kann der Mask-Bot auch: Über Text to Speech spricht der Roboter alles nach, was ihm über eine Tastatur vorgegeben wird. Bis jetzt beherrscht er die Sprachen Englisch und Japanisch, Deutsch soll bald folgen. Ob der Roboter dabei mit der Stimme eines Mannes oder einer Frau spricht, fröhlich, laut oder leise spricht, kann per Knopfdruck ausgewählt werden. Gesprochene Sprache versteht der Mask-Bot allerdings kaum, hören und passende Antworten geben geht nur auf fest programmierte Bahnen.Um Programme zu entwickeln, mit denen Roboter in Echtzeit hören und verstehen können, was ihnen ein Mensch sagt, und darauf passend zu antworten, bleibt ein Forschungsthema, für das laut Kuratate weiterhin "mehr denn je unsere bereits etablierte internationale Zusammenarbeit" benötigt wird.

Um Robotern ein Gesicht zu geben, entschieden sich die CoTeSys-Forscher bewusst dagegen, die Mimik mit Gesichtseinzelteilen und darunter liegenden Mini-Motoren zu imitieren. Der Mask-Bot kann mit der beschriebenen Technik viel schneller Sprache und Mimik kombinieren. Die Münchner entwickeln bereits am Nachfolger, dem Mask-Bot 2: Hier sollen Maske, Projektor udn Computersteuerung in einem mobilen Roboter stecken. Auch die Kosten sollen sich ändern: Lagen die Kosten für den ersten Prototyp knapp unter 3.000 Euro, so sollen bei seinem Nachfolger die 400 Euro in Reichweite kommen. "Neben der Verwendung in Videokonferenzen könnten solche Systeme bald Gesprächspartner für ältere Menschens ein, wenns ie alleine Zeit verbringen müssen", meinte Kuratate.

Der Mask-Bot wurde in einer Kooperation mit dem National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan entwickelt.