Stephanie Arévalo Arboleda (36) stammt aus Quito (Ecuador) und lebt inzwischen sowohl in Essen als auch in Ilmenau. Ihre akademische Laufbahn führte sie zunächst an die Pontificia Universidad Católica del Ecuador (Päpstliche Katholische Universität von Ecuador) und anschließend an die Tampere University of Technology in Finnland. Ihre Dissertation schrieb sie als Doktorandin der Universität Duisburg-Essen bei Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ziegler in Kooperation mit der Westfälischen Hochschule. Von 2017 bis 2021 war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe Human-Computer Interaction (HCI) der Westfälischen Hochschule unter der Leitung von Prof. Dr. Jens Gerken tätig, der seitens der WH ihre Forschungstätigkeiten betreute. Foto: WH/Jens Gerken
(LK) Arévalos Forschung konzentrierte sich auf die bedarfsgerechte Verbesserung des visuellen Raums innerhalb des Mensch-Roboter-Interaktionsdesigns, um bewegungseingeschränkten Personen eine genauere Bedienung von Roboterarmen – etwa durch Sprachbefehle, Kopf- und Augenbewegungen – zu ermöglichen. Ihre Forschungstätigkeiten fanden in Kollaboration mit dem WH-Forschungsprojekt „MIA: Mensch-Roboter-Interaktion im Arbeitsleben bewegungseingeschränkter Personen“ von Prof. Dr. Marion Gebhard (Fachbereich Elektrotechnik und angewandte Naturwissenschaften) und Prof. Dr. Jens Gerken (Fachgruppe Informatik) in Gelsenkirchen statt. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Arbeitsgruppe Human-Computer Interaction (HCI) entwickelte Stephanie Arévalo im Teilprojekt „Visual Cues“ visuelle Steuerungshilfen, die als erweiterte Realität (Augmented Reality) in einer entsprechenden Brille sichtbar werden (Trikon berichtete in Ausgabe 06/2020).
Ziel ihrer Forschungsarbeit war es, die Perspektiven von Menschen mit motorischen Behinderungen, beispielsweise Lähmungen, bei der Entwicklung eines Teleoperationskonzepts zu beleuchten, um diese an einer festen Arbeitsstation Montageaufgaben durchführen lassen zu können. Nachdem sie sich im ersten Schritt umfassend mit den beruflichen Perspektiven von Menschen mit motorischen Behinderungen auf dem Arbeitsmarkt sowie deren Bedürfnisse und Erwartungen an einen kollaborativen Mensch-Roboter-Arbeitsplatz befasste, identifizierte sie anschließend potenzielle Herausforderungen für bewegungseingeschränkte Personen im Steuerungs- und Interaktionsdesign.
Auf Basis dieser Erkenntnisse entwickelte Stephanie Arévalo mit ihrem Team Lösungsansätze, die AR zur Anzeige der Benutzeroberfläche nutzt. Über eine AR-Brille (Microsoft-Hololens) werden zusätzliche Rauminformationen direkt im Sichtfeld der Benutzerinnen und Benutzer eingeblendet, mit dem Ziel Aufmerksamkeitswechsel zu minimieren. Dies wurde kombiniert mit einer multimodalen Steuerung aus Kopfbewegungen und Sprachbefehlen. Des Weiteren widmete sie sich insbesondere der Problematik der eingeschränkten Tiefenwahrnehmung, die ein Greifen von kleinen Objekten fehlerbehaftet macht. Dies wurde durch die Gestaltung verschiedener „Visual Cues“ gelöst. Diese ergänzen in Augmented Reality die Arbeitsumgebung um kleine visuelle Hinweise, wie zum Beispiel Linien und Kreise, die Greifer und Arbeitsfläche verbinden. Dadurch ist eine Tiefenwahrnehmung auch dann möglich, wenn beispielsweise durch eine Einschränkung in der Beweglichkeit kein Wechsel des Blickwinkels möglich ist.
Über verschiedene Studien wurde gezeigt, dass diese Form der Steuerung effektiv und effizient ist und die genannten Probleme damit wirksam adressiert werden. „Mit ihrer Forschungsarbeit hat Stephanie Arévalo Arboleda einen wichtigen Beitrag dazu geliefert, motorisch eingeschränkte Personen im Arbeitsleben zu integrieren und den Weg hin zu einem inklusiven Mensch-Roboter-Arbeitsplatz ein weiteres Stück geebnet“, sagt Prof. Dr. Jens Gerken.
