Magisterarbeit. Multimodale Interaktionsgestaltung bei dem mobilen Serviceroboter Care-O-bot 3 des Fraunhofer IPA

Transkript

1 Stiftung Universität Hildesheim Fachbereich III Sprach- und Informationswissenschaften Institut für Informationswissenschaft und Sprachtechnologie Magisterarbeit Thema: Multimodale Interaktionsgestaltung bei dem mobilen Serviceroboter Care-O-bot 3 des Fraunhofer IPA Zur Erlangung des akademischen Grades Magistra Artium Studiengang: Internationales Informationsmanagement Erstgutachter: Prof. Dr. Ulrich Heid (Institut für Informationswiss. und Sprachtechnologie) Zweitgutachter: Andreas Reschka (Institut für Physik und Technik) Vorgelegt von Sonja Theresa Meier Matrikelnummer: sonja_meier@gmx.net Hildesheim, im Juli 2011

2 Kurzfassung Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden mit dem Entwicklungstool DialogOS Dialogmodelle für den mobilen Serviceroboter Care-O-bot 3 des Fraunhofer IPA entworfen. Dabei handelt es sich einerseits um Dialogsteuerungen für das Anbieten von Getränken und von Spielen im Einsatzgebiet Altenheim und andererseits um die Gestaltung des Erstkontakts mit Besuchern auf Messen, bei denen der Roboter präsentiert werden soll. Abstract This thesis presents several dialogue models for Fraunhofer IPA s mobile service robot Care- O-bot 3. The dialogue models are designed and implemented in the development environment DialogOS. As the Care-O-bot 3 shall be used in nursing homes for the elderly, dialogue models for the topics of offering beverages or games consider the special needs of elderly persons. The third scenario addresses the context of trade fairs, where the robot is supposed to introduce itself and present its functionality.

3 1 Einleitung Motivation Gliederung der Arbeit Hintergrund Multimodalität Modalität Multimodale Interaktion Symmetrische versus asymmetrische Mulitimodalität Mensch-Roboter-Interaktion Roboter als Interaktionspartner Entwicklungsstand der Mensch-Roboter-Interaktion Abschließende Betrachtung der MRI im Vergleich zur klassischen HCI 14 3 Dialogmanagement Architektur eines sprachbasierten Dialogsystems Komponenten eines Dialogsystems Spracherkennung Sprachverstehen Sprachgenerierung Sprachsynthese Dialogsteuerung Externe Anwendungen Dialogstrategien Die System-initiative Dialogstrategie Die Benutzer-initiative Dialogstrategie Die gemischt-initiative Dialogstrategie Verifikationsstrategien Der Care-O-bot Demografische Entwicklung Die Idee hinter dem Care-O-bot Definition der Zielgruppe Einsatzabhängigkeit vom Pflegegrad Auswirkungen geringer Technikaffinität Der Care-O-bot iii

4 4.5 Die Bedeutung des Designs Realisierung der Mensch-Roboter-Schnittstelle Szenarien Szenarien bei der Technikgenese Partizipative Technikentwicklung Normativ versus funktional partizipative Technikentwicklung Rückkopplung durch partizipativ iterative Technikentwicklung Szenariobasiertes Design Schritte beim SBD Diskussion der SBD-Methodik Szenarienspezifikation Potenzielle Einsatzszenarien für Serviceroboter im Altenheim Getränkeangebot Aktivierung der Senioren Vorstellung zu Präsentationszwecken Die Entwicklungsplattform DialogOS Komponenten zur Spracheingabe und Sprachausgabe Modellierung von Dialogen mit DialogOS Einbindung externer Module Deklaration von Variablen Knotentypen Sprachausgaben Spracheingaben Bedingungen Setzen von Variablen Testen von Variablen Skripte Verzögerungen Sprünge Ausgaben an externe Geräte Eingaben durch externe Geräte Implementierung der Dialoge Praktische Vorüberlegungen Aspekte der sozialen Interaktion Wahl der Stimme Selbstreferenz des Care-O-bot Implementierung der Dialogmodelle in DialogOS Anbieten von Getränken Wasserangebotssteuerung Getränkeangebotssteuerung mit mehreren Auswahloptionen iv

5 7.2.4 Spieleangebotssteuerung Vorstellung Systemschnittstellen Modalitäten bei Dialogsystemen und Robotern Unimodales vs. multimodales Dialogsystem Anforderungen an Dialogsysteme für Roboter Schnittstelle zwischen DialogOS und der Robotersteuerung Ebenen bei der Integration Simulation des Wasserangebotsszenariums Abschließende Betrachtung der Fortschritte 116 Literaturverzeichnis 119 v