Design of a Physical Human-Machine Interface for AI Speech Interaction Enhanced by Light Signals

Masterthesis, 2023, CC BY-NC-ND 4.0 International Supervisors: Elke Bachlmair, Mario Zeppetzauer Abstract This work focuses on the combination of the topics of language, light, artificial intelligence, and industry. The goal is the development of a speech-based human-machine interface for use in an industrial environment. The interface acts as a communication interface between the user and the KEBA AI control unit. Various interfaces were analyzed to gain a better understanding of the interaction between humans and speech-based AI systems. Both science fiction films and current voice assistants such as Siri and Alexa were investigated. Both linguistic and visual components were considered in more detail. The insights gained served as a basis for the design phase of the interface. The developed interface is integrated into the outer shell of the machine and features multiple microphones, a speaker, and a surrounding light surface. This area is used to display the current system status and supports spoken communication. The fields of application are diverse and can range from large industrial machines to small robotic arms.

Masterarbeit, 2023, CC BY-NC-ND 4.0 International Betreuung: Elke Bachlmair, Mario Zeppetzauer Abstract Diese Arbeit widmet sich der Zusammenführung der Themen Sprache, Licht, KI und Industrie. Ziel ist die Entwicklung eines sprachbasierten Human-Machine-Interfaces für die Anwendung im industriellen Umfeld. Das Interface fungiert als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Nutzer und der KI-Steuerungseinheit des Unternehmens KEBA. Um ein besseres Verständnis für die Interaktion zwischen Menschen und sprachbasierten KI-Systemen zu erlangen, wurden verschiedene Interfaces analysiert. Dabei wurden sowohl Science-Fiction-Filme als auch aktuelle Sprachassistenten wie Siri und Alexa untersucht. Genauer betrachtet wurden sowohl sprachliche als auch visuelle Komponenten. Die gewonnenen Erkenntnisse dienten als Grundlage für die Entwurfsphase des Interfaces. Das entwickelte Interface wird in die äußere Hülle der Maschine integriert und verfügt über mehrere Mikrofone, einen Lautsprecher und eine umlaufende Lichtfläche. Diese Fläche dient der Darstellung des aktuellen Systemstatus und unterstützt die gesprochene Kommunikation. Die Anwendungsfelder sind vielfältig und können von großen Industriemaschinen bis hin zu kleinen Roboterarmen reichen.