Sanfter Zwang: Roboter bringt Menschen Klavierspielen bei

Ein neuer Roboter-Arm kann einem Menschen das Zeichnen oder Klavierspielen beibringen. Er wird an Handgelenk und Finger angebracht und zwingt den Lernenden zu präzisen Bewegungen. Die Methode basiert auf dem Prinzip der Wiederholung.

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Der Teacher von Entwickler Saurabh Datta. (Foto: dattasaurabh.com)

Der Teacher von Entwickler Saurabh Datta. (Foto: dattasaurabh.com)

Eine neue Maschine, die an den Arm eines Menschen angebracht wird, kann seinem Träger das Zeichnen beibringen. Der Proband muss den Arm locker lassen. Die Maschine führt die Bewegungen von Arm, Ellenbogen, Handgelenk und Finger voll automatisch aus.

Das Gerät trägt den Namen Teacher soll den Lernprozess beschleunigen, indem es den Menschen zu fest vorgeschriebenen Bewegungsabläufen zwingt. Die übermittelten Fähigkeiten reichen vom Zeichnen bis hin zum Spielen eines Musikinstruments, sagt Entwickler Saurabh Datta. Die Maschine stellt eine neue Anwendung der sogenannten Wearables dar und korrigiert die Bewegungen des Menschen mit eigenen Bewegungen und haptischen Signalen.

Der Roboter erhält die Kontrolle über den Zeigefinger. (Foto: dattasaurabh.com)

Der Roboter erhält die Kontrolle über den Zeigefinger. (Foto: dattasaurabh.com)

Die Lernmethode basiert auf dem Prinzip der Wiederholung. Wenn man einen Bewegungsablauf zum ersten Mal ausführt, ist es fast unmöglich, die gleiche Bewegung exakt beim zweiten oder den darauf folgenden Malen zu wiederholen. Der Roboter von Datta zwingt den Lernenden jedoch dazu. Die Theorie besagt, dass Bewegungsabläufe perfektioniert werden, die mindestens 10.000 Mal wiederholt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Wiederholungen so exakt wie möglich ausgeführt werden, damit die Ausführung so präzise wie möglich in das „Bewegungsgedächtnis“ überführt werden kann. Der Teacher-Roboter garantiert dafür, dass die Bewegungen sauber ausgeführt werden. Die Wahrscheinlichkeit ist daher groß, dass der Mensch die Bewegungen schneller und präziser merken kann und folglich schneller lernt.

Dabei ist das Gedächtnis für Bewegungen und motorische Fertigkeiten dem Magazin Spektrum zufolge abhängig von der Komplexität der Bewegungsaufgaben. Das heißt, Aufgaben der Spurenverfolgung wie einfache Zeichenaufgaben werden sehr schnell gelernt, während Zielbewegungen wie zum Beispiel beim Spielen einer Gitarre oder eines Klaviers schon nach wenigen Sekunden ungenauer reproduziert werden.

Die Einzelteile. (Foto: dattasaurabh.com)

Die Einzelteile. (Foto: dattasaurabh.com)

Der Prototyp des Teachers sollte seinem Träger zeigen, wie er die Tasten beim Piano anschlagen soll. Dabei wurde der Roboter-Arm am Handgelenk befestigt und ein einzelner Finger zusätzlich mit einem kleinen motorisierten Gelenk fixiert. Probanden berichteten, dass sie das Gefühl, von der Maschine zu einer Bewegung gezwungen zu werden, nach kurzer Zeit störte.

Dem Entwickler geht es jetzt darum, herauszufinden, wie man die „Methode des sanften Zwangs“ optimieren kann, so dass der oder die Lernende stets die Kontrolle behält. Dabei muss Datta noch einige Probleme lösen: Wenn Probanden den Teacher tragen, verspannen sich die Muskeln des Arms nach einiger Zeit, was zu negativen Resultaten führt. Zudem wollten die Probanden in solchen Situationen immer die Kontrolle über das Gerät zurückgewinnen. Künftig soll es Datta zufolge intuitiv möglich sein, die Kontrolle der Maschine abzugeben und wieder anzunehmen, wann immer man will.

Das Potenzial der Maschine ist jedoch sehr groß. Wer zeichnen lernen möchte, braucht wohl künftig nur noch das gewünschte Bild in die Software laden – und schon geht es los. Der entscheidende Unterschied zur Vollautomatisierung ist, dass der Mensch mit der Zeit in der gewünschten Fähigkeit besser wird. Das bedeutet, dass „wir besser darin werden, ein Befähigungs-Instrument zu entwickeln, anstatt nur Service-Roboter“, so der Entwickler. „Solche Systeme erlauben es uns, die Dinge selbst besser zu machen und uns selbst zu verbessern, anstatt dass uns alles von Maschinen abgenommen wird.“

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