Vorausschauende Roboteraugen steuern visuelle Aufmerksamkeit, Leistung und Vertrauen in der Interaktion mit einem industriellen CoBot

Warum Roboteraugen am Arbeitsplatz wichtig sind

In vielen modernen Fabriken teilen Menschen heute ihren Arbeitsplatz mit kollaborativen Robotern, sogenannten „CoBots“. Diese Maschinen sind dafür konzipiert, Seite an Seite mit Menschen zu arbeiten und Teile oder Werkzeuge zu übergeben, anstatt in Käfigen hinter Schutzzäunen zu stehen. Damit diese Zusammenarbeit sicher und effizient wirkt, müssen die Mitarbeitenden jedoch erkennen können, was der Roboter als Nächstes tun wird. Die Studie stellt eine einfache Frage mit großen praktischen Folgen: Können die „Augen“ eines Roboters oder einfache Pfeile Menschen schnell zeigen, welchen nächsten Schritt er plant, und was passiert mit Leistung und Vertrauen, wenn diese visuellen Hinweise gelegentlich falsch sind?

Ein gemeinsamer Roboterarbeitsplatz wird eingerichtet

Die Forschenden luden Freiwillige in ein Labor mit einem industriellen kollaborativen Roboterarm namens Sawyer ein. Zwischen der Person und dem Roboter stand ein Tisch mit sechs farbigen Quadraten, die mögliche Bewegungsziele des Arms darstellten. Auf einem Tablet vor ihnen sahen die Teilnehmenden dieselben sechs Farben und mussten das Feld antippen, von dem sie annahmen, dass der Roboter als Nächstes danach greifen würde — so schnell und genau wie möglich. Direkt nach jeder Vorhersage führten sie eine kurze, zeitlich begrenzte Speicher- und Suchaufgabe auf dem Tablet durch. Je schneller sie die Bewegung des Roboters errieten, desto mehr Zeit blieb für diese zweite Aufgabe, was die Multitasking-Anforderungen echter Fabrikarbeit nachbildet.

Roboteraugen, Pfeile oder gar keine Hinweise

In zwei separaten, aber nahezu identischen Studien wurden die Teilnehmenden zufällig einer von drei Roboter-Anzeigen zugewiesen: einem Roboter mit abstrakten augenähnlichen Formen auf seinem Bildschirm, einem Roboter, der Richtungs­pfeile nutzte, oder einem Roboter mit leerem Bildschirm ohne visuelle Hinweise. In den Hinweisbedingungen drehten sich die Augen- oder Pfeildarstellungen eine Sekunde bevor der Arm zu bewegen begann in Richtung des korrekten farbigen Feldes und blieben dann in dieser Richtung. Den Teilnehmenden wurde deutlich gesagt, dass diese Hinweise voraussagend sind, und eine Demonstrationsphase zeigte mehrere Beispiele, bevor die eigentlichen Versuche begannen. In der mittleren Versuchsreihe führten die Forschenden heimlich zwei „Fehler“-Ereignisse in den Hinweisbedingungen ein, bei denen die Augen oder Pfeile auf ein Feld zeigten, der Arm aber zu einem anderen griff. Eye-Tracking-Brillen zeichneten auf, wohin und wann die Teilnehmenden während jedes Versuchs blickten.

Aufmerksamkeit lenken und Entscheidungen beschleunigen

Wenn die Hinweise des Roboters zuverlässig waren, hatte die augenähnliche Anzeige einen klaren Vorteil. Teilnehmende, die Roboteraugen sahen, richteten ihren Blick schneller auf das korrekte Ziel als jene ohne Hinweise und im Allgemeinen auch schneller als jene, die Pfeile sahen. Sie bestätigten ihre Vorhersagen auf dem Tablet auch früher, teilweise fast eine Sekunde früher als Personen ohne Hinweis. Pfeile halfen ebenfalls, aber ihr Nutzen war kleiner und weniger konstant über die beiden Studien hinweg. Wichtig ist: Die Genauigkeit blieb in allen Bedingungen hoch — die Hinweise ermöglichten schnellere Entscheidungen ohne vermehrte Fehler. Die Eye-Tracking-Daten zeigten, dass die Teilnehmenden in den Hinweisbedingungen tatsächlich auf die Anzeige des Roboters schauten, und diejenigen, die häufiger dorthin blickten, sagten die Bewegungen des Roboters tendenziell schneller voraus und erzielten bessere Ergebnisse bei der anschließenden anspruchsvollen Speicheraufgabe.

Was passiert, wenn der Roboter in die Irre führt

Das Bild änderte sich, sobald der Roboter sein Versprechen brach. Wenn die Augen oder Pfeile in eine Richtung zeigten und der Arm woanders hingriff, verlangsamten sich die Teilnehmenden. In späteren Durchgängen dauerten Ziel-Fixationen mit den Augen länger und auch die Zeit bis zur Vorhersage wuchs, sodass der frühere Geschwindigkeitsvorteil gegenüber der Gruppe ohne Hinweise aufgehoben wurde. Ihr Blickverhalten veränderte sich ebenfalls: Die Personen schauten weniger auf die Anzeige des Roboters und beobachteten stattdessen den sich bewegenden Roboterarm genauer und länger, als würden sie seine Aktionen doppelt überprüfen. Trotz dieser Störung war der Schaden nicht dauerhaft. Im letzten Block fehlerfreier Versuche erholten sich Aufmerksamkeit und Vorhersagegeschwindigkeit teilweise, und die Augenbedingung schnitt erneut tendenziell besser ab als die Bedingung ohne Hinweise, wenn auch nicht immer so stark wie vor den Fehlern.

Vertrauen in einen hilfreichen, aber fehlbaren Partner

Neben der Leistung maßen die Forschenden, wie sehr die Teilnehmenden dem Roboter an vier Zeitpunkten vertrauten: vor jeglicher Interaktion, nach einer anfänglichen Phase fehlerfreien Verhaltens, unmittelbar nach den Hinweisfehlern und nach einem abschließenden, fehlerfreien Block. Das Vertrauen folgte einem vertrauten Verlauf. Es stieg etwas bei reibungsloser, vorhersehbarer Interaktion, sank deutlich, als die Hinweise die Nutzer in die Irre führten, und stieg dann wieder, sobald der Roboter zuverlässig handelte. Diese Schwankungen traten nur in den Bedingungen mit voraussagenden Hinweisen auf, in denen die Leute überhaupt Erwartungen entwickeln konnten; das Vertrauen in den Roboter ohne Hinweise blieb vergleichsweise stabil, weil dieser nie irreführende Signale gab. Interessanterweise zeigten die Belastungsbewertungen kein klares Muster, was darauf hindeutet, dass das Hinzufügen vorausschauender Augen oder Pfeile die Aufgabe nicht zuverlässig als schwerer oder leichter erscheinen ließ.

Was das für Menschen bedeutet, die mit Robotern arbeiten

Für einen Laien ist die Schlussfolgerung klar: Einem Fabrikroboter expressive „Augen“ oder einfache Pfeile zu geben, kann es deutlich erleichtern zu erkennen, was er als Nächstes tun wird, und hilft den Menschen, schneller zu reagieren, ohne an Genauigkeit einzubüßen. Diese Vorteile sind in geschäftigen, lauten Arbeitsumgebungen wichtig, in denen mündliche Anweisungen begrenzt sind. Die Studie zeigt jedoch auch einen Kompromiss. Wenn die visuellen Hinweise des Roboters gelegentlich in die falsche Richtung deuten, verlangsamen sich die Menschen, schauen weniger auf die Anzeige und vertrauen dem System weniger — zumindest für eine Weile. Bei anhaltend zuverlässigem Verhalten können sich sowohl Leistung als auch Vertrauen wieder erholen. Für Gestalter künftiger Mensch-Roboter-Arbeitsplätze lautet die Botschaft: Vorausschauende visuelle Hinweise sind mächtige Werkzeuge für Aufmerksamkeit und Koordination, aber ihr Wert hängt entscheidend davon ab, dass sie verlässlich sind, ihre Bedeutung klar erklärt wird und Strategien zur Wiederherstellung nach seltenen Fehlern vorgesehen werden.

Zitation: Naendrup-Poell, L., Onnasch, L. Predictive robot eyes shape visual attention, performance, and trust in interaction with an industrial CoBot. Sci Rep 16, 14171 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50476-4

Schlüsselwörter: Mensch-Roboter-Kollaboration, visuelle Aufmerksamkeit, vorausschauende Hinweise, Vertrauen in Automatisierung, industrielle Cobots