HoLLiECares: Serviceroboter HoLLiE im Kliniktest

Ein Verbund aus Pflege, Technik und Kliniken

HoLLiECares steht für „Multifunktionaler Serviceroboter zur Unterstützung professioneller Pflege in Krankenhäusern“. Das Projekt lief von Februar 2020 bis Januar 2023 im Förderprogramm „Robotische Systeme für die Pflege“ des damaligen Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Das Projektvolumen betrug 2,58 Millionen Euro, 85 Prozent davon trug das Ministerium. Koordiniert wurde der Verbund vom Deutschen Institut für angewandte Pflegeforschung (DIP) in Köln. Beteiligt waren außerdem das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB), das AWS-Institut für digitale Produkte und Prozesse in Saarbrücken, das FZI Forschungszentrum Informatik, die Karlsruher Firma ArtiMinds Robotics sowie die beiden Kliniken in Karlsruhe und Püttlingen.

Der Roboter selbst stammt vom FZI in Karlsruhe. HoLLiE steht für „House of Living Labs intelligent Escort“. Laut der 2024 veröffentlichten Projektauswertung fährt er auf einer omnidirektionalen Plattform von Clearpath, wiegt 135 Kilogramm und erreicht höchstens 1,1 Meter pro Sekunde. Er hat zwei Arme mit je sechs Gelenken, Fünf-Finger-Hände von Schunk, zwei Laserscanner und eine Tiefenkamera. Für das Projekt kamen Kraft-Momenten-Sensoren in den Schultern, ein Tablet und ein Kurzdistanzprojektor hinzu.

Sechs Aufgaben aus dem Stationsalltag

Die Aufgaben kamen aus dem Alltag der beiden Kliniken und wurden mit Pflegekräften gemeinsam ausgewählt, in der ersten Phase wegen der Corona-Beschränkungen in Online-Workshops. Geplant waren drei Felder mit je zwei Szenarien: Transport und Logistik, Assistenz in der Pflege sowie Dokumentation. Umgesetzt wurden schließlich sechs Anwendungsfälle: einen Rollstuhl schieben, Patientinnen und Patienten zur Untersuchung begleiten, Bewegungsübungen anleiten, Wunden per Sprache dokumentieren, Medikamente in Schränke einräumen und biegsame Gegenstände wie Infusionsbeutel greifen. Im März 2022 erprobte das Städtische Klinikum Karlsruhe den Roboter in seinem neuen Betten- und Funktionsgebäude. Pflegedirektorin Elvira Schneider sagte damals: „Der Serviceroboter hat das Potential, unseren Pflegekräften bestimmte wiederkehrende Tätigkeiten abzunehmen.“

Was im Test funktionierte

Am weitesten kam die Anleitung von Übungen zur Thromboseprophylaxe und für die Fingerbeweglichkeit. HoLLiE zeigt die Übung über einen animierten Avatar auf dem Tablet, erkennt per Kamera, ob sie korrekt ausgeführt wird, und meldet Fehler. Zunächst wurden 18 Patientinnen und Patienten in beiden Kliniken bei den Übungen gefilmt, um die Erkennung zu trainieren; stets war eine Physiotherapeutin oder ein Physiotherapeut im Raum. Den vollautomatischen Ablauf testeten die Forschenden anschließend mit zwei Patienten. Bildanleitung und Übungserkennung bestanden den Test. Ein Detail aus der Auswertung: Bei Fehlern ignorierten die Patienten die gesprochenen Hinweise meist und ahmten nur das Bild nach.

Die sprachgesteuerte Wunddokumentation probierten 22 Pflegekräfte beider Kliniken an künstlichen Wunden auf einem Torso aus. 15 von ihnen schätzten anschließend die mögliche Zeitersparnis: Sechs erwarteten zehn Minuten pro Wunde, eine Person mehr als zehn Minuten, sieben eine Ersparnis ohne konkrete Zahl, eine Person gar keine. Das Einräumen von Medikamentenschachteln ließ sich von Personen ohne Robotikkenntnisse an die Schrankordnung einer Station anpassen; bis zur ersten erfolgreichen Ausführung vergingen weniger als eine Stunde.

Wo die Technik an Grenzen stieß

Beim Rollstuhlschieben traten in Kurven starke Scherkräfte an den Armen auf. Die Versuche liefen deshalb nicht mit Patienten, sondern mit einer leichteren Übungspuppe aus der Pflegeschule. Dabei wurden die 3D-gedruckten Greifer beschädigt, die Tests wurden früh abgebrochen. Auch die Begleitung zu Untersuchungen blieb weitgehend in der Simulation: Die Arme waren nicht für das Körpergewicht eines Menschen ausgelegt, als Obergrenze für die Tests galten 20 Kilogramm. Ungelöst ist laut den Autorinnen und Autoren, wie ein Roboter auf Schwindel oder eine Ohnmacht reagieren soll. Das Greifen von Infusionsbeuteln funktionierte im Labor, in der Klinik wurde nur die Bilderkennung vorgeführt.

Die Spracherkennung erwies sich als zu unflexibel: Vorgegebene Beispielsätze waren zu starr, Dialekte, Hintergrundlärm und Masken störten. Das Fraunhofer IOSB berichtet in seinem Schlussbericht zudem, dass die Firewalls der Krankenhäuser die Verbindung zwischen Roboter und Tablet oft erschwerten.

Das Fazit der Forschenden

Die Projektauswertung erschien im Oktober 2024 in der begutachteten Fachzeitschrift „Frontiers in Robotics and AI“. Die Autorinnen und Autoren halten fest, dass ein Roboter bestimmte Aufgaben übernehmen oder unterstützen kann, die Auswahl aber sorgfältig getroffen werden müsse, da „Roboter nicht in der Lage sind, Empathie und Zuwendung zu geben, die in der Pflege oft erforderlich sind“ (Übersetzung). Eine Technik unterhalb menschlicher Leistungsfähigkeit könne trotzdem helfen, wenn sie Pflegekräften eintönige und wiederkehrende Arbeiten abnimmt. Offene Baustellen sehen sie im Zusammenspiel vieler Funktionen in einem System, in der einfachen Bedienung, im Greifen sehr unterschiedlicher Gegenstände sowie bei Sicherheit und Datenschutz im Krankenhaus.