KI-gestützte Assistenz zur hybriden Interaktion für die häusliche Pflege (KARE) - Schlussbericht

Abstract

Das Forschungsprojekt KARE hat sich zum Ziel gesetzt, die Pflege älterer oder pflegebedürftiger Menschen mit Hilfe intelligenter Technik zu unterstützen – und dabei den Alltag von Pflegekräften wie auch pflegenden Angehörigen zu erleichtern. Im Zentrum stand die Entwicklung eines neuartigen Assistenzsystems, das mittels Kameras, Audiosensorik, Raumsensorik und künstlicher Intelligenz potenzielle Gefahrensituationen erkennt und frühzeitig meldet. Was wurde erreicht? Im Laufe der dreijährigen Projektlaufzeit wurden zahlreiche Meilensteine erreicht:

Ein durchdachtes technisches Gesamtkonzept: Gemeinsam mit Projektpartnern wurde ein robustes, energiesparendes und unauffälliges Sensorsystem entwickelt, das sich unauffällig in Wohnräume integrieren lässt. Effizientes Messaging-Konzept: Mit Hilfe von effizienten Nachrichtenprotokollen (ZMQ, MQTT) wurde eine modulare Systemstruktur erschaffen, die sich beliebig erweitern oder verschlanken lässt. Mehrschichtige Audiosensorik: Mit Hilfe von Mikrofonarrays und automatischer Quellenlokalisierung wurden Positionen von Personen im Raum erkannt. Durch Beamforming wurde die Audioqualität des Sprachsignals unabhängig von der Position des Sprechers im Raum erhöht und somit die Spracherkennungsrate gesteigert. Künstliche Intelligenz als Helfer im Hintergrund: Geräusche wurden mittels Neuronalem Netzwerk – zum Beispiel Trinken, Husten, Verpackungsknistern sowie Hilferufe auf Basis der erkannten Raumposition – erkannt. Intuitive Spracherkennung: Durch Einsatz eines NLU-Sprachmodells (Natural Language Understanding) konnten Hotwords aus dem natürlichen Sprachfluss gefiltert werden. Kompakter Demonstrator statt Laborlösung: Die technische Lösung wurde in einem funktionalen Prototyp umgesetzt, der alle Systemkomponenten vereint: Sensoren, Recheneinheit, Gehäuse, Kühlung und Software.

Herausforderungen und Lösungen: Nicht alles ließ sich wie geplant in realen Wohnumgebungen testen – insbesondere die Integration der komplexen Sensorik und Rechentechnik stellte hohe Anforderungen an Platz, Lautstärke und Wärmeentwicklung. Stattdessen wurde das System in einem speziell vorbereiteten Laborumfeld demonstriert und dort erfolgreich erprobt. Warum ist das Projekt relevant? KARE zeigt, wie moderne Technologie dazu beitragen kann, pflegebedürftige Menschen sicherer zu betreuen – ohne in ihre Privatsphäre einzugreifen. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt in Richtung digital unterstützter Pflege:

Entlastung für Pflegekräfte und Angehörige Frühzeitige Erkennung von Risiken wie Stürzen oder Überhitzung Beitrag zur Bewältigung des Pflegenotstands durch technologische Unterstützung

Ausblick: Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden künftig in neue Produkte einfließen. Voice INTER connect plant vor allem den Einsatz der im Rahmen des Projektes entwickelten Beamforming- und ASL-Algorithmen. Der mögliche Einsatz kleinerer und damit kostengünstigerer Mikrofonarrays könnte im Praxisumfeld der Pflege ebenfalls auf Interesse stoßen und somit die Spracherkennung und intuitive Sprachbedienung auf ein höheres Level heben.