Freude, Freundlichkeit, Neugier…: In den komplexen Gesichtsausdrücken des Menschen spiegeln sich viele Emotionen und Botschaften wider – die Mimik ist ein wichtiger Bestandteil unserer nonverbalen Kommunikation. Fehlt sie, kommen uns Gesichter abweisend und wenig vertrauenerweckend vor. Genau das trifft bisher weitgehend auf die Gesichter von Robotern zu – ihre meist statischen Gesichts-Nachbildungen lassen sie kaum persönlich erscheinen. Vor dem Hintergrund, dass diese Techno-Wesen zunehmend zu Ansprechpartnern von Menschen in verschiedenen Bereichen werden sollen, besteht somit Optimierungsbedarf, sagen die Wissenschaftler des Creative Machines Labs an der Columbia University in New York. Ihren Erfolg auf diesem Gebiet haben sie nun auf der IEEE 2021 ICRA International Conference on Robotics and Automation im chinesischen Xi’an vorgestellt.
“Die Idee für EVA entstand vor ein paar Jahren, als meine Studenten und ich feststellten, dass wir das unangenehme Gefühl hatten, dass uns die Roboter im Labor anstarrten”, berichtet der Leiter der Arbeitsgruppe Hod Lipson. Außerdem fiel ihm das Bedürfnis nach mehr menschlichen Merkmalen von Robotersystemen bei Beobachtungen in Lebensmittelgeschäften auf, wo das Personal etwa Nachfüllrobotern Namensschilder verpasste oder ihnen Mützen aufsetzte. “Die Menschen schienen ihre technischen Kollegen auf diese Weise vermenschlichen zu wollen. Das brachte uns auf die Idee, einen Roboter zu bauen, der ein super-expressives und reaktionsschnelles menschliches Gesicht hat”, sagt Lipson.
Feinmotorik und künstliche Intelligenz
Wie er und seine Kollegen berichten, stellte es sich allerdings als eine ausgesprochen knifflige Aufgabe heraus, ein überzeugendes Robotergesicht herzustellen, das dem menschlichen Vorbild nahekommt. Die erste Hürde bestand darin, eine physische Maschinerie mit extrem leistungsfähiger Feinmotorik zu entwickeln. Denn unsere Mimik basiert auf einem komplexen Zusammenspiel von mehr als 42 winzigen Muskeln, die an verschiedenen Punkten an der Haut und den Knochen des menschlichen Gesichts ansetzen. “Eine besondere Herausforderung war es dabei zudem, ein System zu entwerfen, das in einen menschengroßen Kopf passt und gleichzeitig so leistungsfähig ist, dass es eine breite Palette von Gesichtsausdrücken erzeugen kann”, sagt Co-Autor Zanwar Faraj.
Durch den Einsatz von Bauteilen aus dem 3D-Drucker und raffinierter Systeme aus Zugkabeln und winzigen Motoren gelang es den Entwicklern aber schließlich, der von einer Kunststoffmembran überzogenen Gesichtsimitation Ausdrücke zu verleihen, die zunehmend denen der menschlichen Mimik ähnelten. “Eines Tages ertappte ich mich dabei, wie ich reflexartig zurücklächelte, als mir EVA einen entsprechenden Ausdruck vermittelte“, sagt Lipson. Das Robotergesicht kann mittlerweile die sechs grundlegenden Emotionen Wut, Ekel, Angst, Freude, Traurigkeit und Überraschung sowie eine Reihe nuancierterer Emotionen erstaunlich gut vermitteln, berichten die Forscher.
