Rhombos-Online-Nachrichten (RON)
10.11.2011
Kategorie: Technik

Der Avatar reist in die wirkliche Welt

Technische Neuentwicklung verleiht Robotern ein menschlich wirkendes Gesicht

München, 07.11.2011 An der TU München ist es Forschern gelungen, sprechende Roboter mit einer menschlichen Mimik auszustatten. Die Wissenschaftler verwenden hierfür eine Kunststoffmaske, auf die das 3D-Bild eines menschlichen Gesichts projeziert wird. Die Sprache und Mimik des Gesichts werden anschließend von einem Computer gesteuert. Die Wissenschaftler schlagen als ersten Einsatzort für den Mask-Bot Videokonferenzen vor, wo er die Gesprächspartner realitätsnah in 3D darstellen könnte.
Schon seit mehreren Jahren wird versucht, Roboter mit einem menschlichen Aussehen auszustatten, doch die Gesichtszüge wirken häufig sehr comicartig. Nun gelang einem deutsch-japanischen Forscherteam am Institut für Kognitive Systeme (ICS) der TU München mit dem Mask-Bot eine Neuentwicklung auf diesem Gebiet der Robotertechnik. „ Mask-Bot wird die Art und Weise prägen, wie wir Menschen in Zukunft mit Robotern kommunizieren“, prognostiziert Prof. Gordon Cheng, der Leiter des ICS-Teams.

Der Mask-Bot

Mask-Bot: Ein Roboter mit einem menschlich wirkenden Gesicht © Uli Benz/ TU München


Gleich mehrere Neuheiten haben die Forscher nach eigenen Angaben erarbeitet, um den Mask-Bot zu perfektionieren: Zum einen projiziert ein Beamer das menschliche Gesicht passgenau von hinten auf die dreidimensionale Kunststoffmaske. Dieses Verfahren verleiht dem Mask-Bot Individualität. Zum anderen ist die Innenseite der Maske mit einer speziellen Leuchtschicht imprägniert. Dadurch hat die Projektion so viel Leuchtkraft, dass sie auch bei Tageslicht gut zu sehen ist.
Besonders schwierig für das Team an der TU München sei der kleine Abstand von nur 12 cm  zwischen Beamer und Maske gewesen. Denn alle Komponenten sollten von außen unsichtbar im Roboterkopf untergebracht werden. Den Wissenschaftlern zufolge, gewährleistet eine stark stauchende Faktor 0,25 Fischaugenlinse mit einem Makroadapter, dass trotz des geringen Abstands zwischen Linse und Maske eine vollständiges Gesicht dargestellt wird. Außerdem genüge dem Computer bereits ein normales, zweidimensionales Foto, um eine richtig proportionierte, dreidimensionale Projektion für die Maske zu erstellen.
Für ein menschengetreues Minenspiel wurde laut Dr. Takaaki Kuratate das Programm „Talking Head Animation Engine“ entwickelt: Zunächst sammelt ein spezielles Kamerasystem zahlreiche Informationen über das Mienenspiel menschlicher Probanden. Daraus filtert und abstrahiert ein Computer jene Gesichtsausdrücke, die zu einem bestimmten Laut passen, wenn er gesprochen wird. Aus jedem dieser Gesichtsausdrücke wurde ein Set an Gesichtspunkten extrahiert, die der Computer nun jedem neuen Gesicht zuordnen und es so beleben kann. Eine „Emotion Synthesis Software“ sorgt bei Bedarf für eine emotionale Färbung, so dass die Projektion zum Beispiel fröhlich, traurig oder wütend schaut.

Dr. Takaaki Kuratate mit dem Mask-Bot 

Dr. Takaaki Kuratate mit dem von ihm mitentwickelten Mask-Bot  © Uli Benz/ TU München


Nach Angaben der Wissenschaftler kann Mask-Bot bereits realistisch nachsprechen, was ihm über eine Tastatur eingetippt wird – in englisch, japanisch und bald auch deutsch. Eine mächtige „Text To Speech“-Programmierung setze den Text in Audiosignale um. Dabei bestehe die Wahl zwischen einer Männer- und einer Frauenstimme und auch die Lautstärke könne verändert werden. Das Verstehen von gesprochener Sprache sei aber auch für den Mask-Bot nur sehr eingeschränkt möglich. Er reagiere, wie alle bis heute entwickelten Roboter, nur auf fest programmierte Sätze.
Wegen seiner Fähigkeit, Sprache und Mimik schneller zu kombinieren als andere Roboter, die mit Gesichtern ausgerüstet sind, sieht Dr. Takaaki Kuratate besonders Videokonferenzen als Einsatzort für die Neuentwicklung: „ Mask-Bot kann dabei das bislang übliche Monitorbild einer Person durch eine echte Nachbildung ersetzen, die mit am Tisch sitzt und genauso aussieht und spricht“.
Angespornt von ihrem Erfolg, wollen die Wissenschaftler nun den Mask-Bot 2 bauen. Bei ihm sollen die Maske, der Projektor und der Computer in einem mobilen Roboter stecken und er soll auch preisgünstiger werden als sein Vorgänger. Während der Prototyp des Mask-Bot noch etwa 3000 Euro kosten würde, möchte das Münchener Team die Kosten beim Nachfolger auf ungefähr 400 Euro senken. Dr. Takaaki Kuratate kann sich dann auch schon ein neues Einsatzgebiet für den Mask-Bot vorstellen: „Neben der Verwendung in Videokonferenzen könnten solche Systeme bald Gesprächspartner für ältere Menschen sein, wenn sie alleine Zeit verbringen müssen.“

Kontakt: Dr. Takaaki Kuratate (Korrespondenz in englisch und japanisch),     Mail: kuratate@tum.de
Prof. Dr. Gordon Cheng, Mail: gordon@tum.de, Technische Universität München, Institute for Cognitive Systems, Karlstrasse 45/II, 80333 München; Internet: http://www.ics.ei.tum.de , http://www.cotesys.org/research/ , http://www.youtube.com/user/icsTUMunich#p/a/u/1/oFp1hpH25oI