Telerobotiksysteme sind gekennzeichnet durch die räumliche Entkopplung von Mensch (Benutzer) und Roboter (Ausführungseinheit, Teleoperator). Sie kommen dann zum Einsatz, wenn…

  • der Arbeitsraum zu weit entfernt ist
  • der Arbeitsraum zu klein ist
  • der Arbeitsraum zu gefährlich ist

Teleoperationssysteme finden in den verschiedensten Bereichen Anwendung, wie z.B. dem On-orbit Servicing von Satelliten, dem Rohstoffabbau in der Tiefsee und der Telechirurgie.

 

 

Aus psychologischer Sicht sind bei diesen speziellen Mensch-Maschine-Schnittstellen folgende Schwerpunkte und deren Auswirkung auf die menschliche Informationsverarbeitung interessant:

 

  • Auf der Benutzerseite müssen die Eingabegeräte eine möglichst schnelle und fehlerfreie Steuerung des entfernten Roboters ermöglichen.

Cybertouch                                                    Cybergrasp

 

  • Auf der Teleoperatorseite müssen geeignete Sensoren eingesetzt werden, die dem menschlichen Benutzer die relevanten Informationen über die entfernte Umgebung zurückmelden.
  • Auf der Kommunikationsebene entstehen bei diesen Systemen spezielle Probleme wie beispielsweise Zeitverzögerungen und Verzerrungen durch Datenverluste.

 

Projekte

 

      

Im Rahmen des EU-Projekts SAFROS (Patient Safety in Robotic Surgery) wurde in Kooperation mit dem DLR Oberpfaffenhofen an der Verbesserung der Mensch-Maschine Interaktion bei der robotergestützten minimal-invasiven Chirurgie gearbeitet. In  Evaluationsstudien wurden häufige Fehlerquellen in der Bedienung der technischen Systeme identifiziert und eine möglichst intuitive Auslegung der Mensch-Maschine Schnittstelle erarbeitet.

 

 

 

 

 

 

      

Im Rahmen des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichs SFB453 "Wirklichkeitsnahe Telepräsenz und Teleaktion" wurden Fragen zu Grundlagen und Anwendung von Telerobotik-Systemen bearbeitet

 

 

 

 

Im Excellenz Cluster CoTeSys (Cognition for Technical Systems) standen die Erforschung der menschlichen Intentions- und Emotionserkennung und deren Übertragbarkeit auf technische Systeme im Fokus.

Des weiteren wurde im Rahmen dieses Exzellenz- Clusters an der Gestaltung eines multimodalen Dialog Systems zur intuitiven Interaktion zwischen Menschen und Robotern gearbeitet. 

 

 

 

Beispiele aus dem Bereich Telerobotik

Eine zentrale Herausforderung bei der Gestaltung von Schnittstellen im Bereich Telerobotik sind sog. Haptische Rückmeldungen. Umgangssprachlich kann man Haptik  als den Sinn bezeichnen, der beim Greifen oder Berühren von Gegenständen wichtig ist. Haptische Rückmeldung ermöglicht uns beispielsweise, ein Glas so fest zu umfassen, dass es nicht entgleitet aber auch nicht zerbricht.

 

Literatur:


Deml, Barbara 

Dokumenttyp:

Zeitschriftenartikel / Journal Article 

Titel:

Human Factors Issues on the Design of Telepresence Systems 

Zeitschrift:

Presence : Teleoperators and Virtual Environments

 

Deml, Barbara; Färber, Berthold 

Dokumenttyp:

Sammelbandbeitrag / Paper in Collective Volume 

Titel:

Telemanipulation und virtuelle Realität 

Titel Sammlung:

Enzyklopädie der Psychologie. Themenbereich D. Praxisgebiete, Ser. 3. Wirtschafts-, Organisations- und Arbeitspsychologie, Bd. 2. Ingenieurpsychologie 

 

 

 
Nitsch, Verena; Färber, Berthold 

Dokumenttyp:

Zeitschriftenartikel / Journal Article 

Titel:

A Meta-Analysis of the Effects of Haptic Interfaces on Task Performance with Teleoperation Systems 

Zeitschrift:

IEEE Transactions on Haptics 

 

Beispiele für Anwendung von haptischer Rückmeldung

 

 

Minimal Invasive Chirurgie

Neben den Vorteilen minimal invasiver Chirurgie (wie etwa dem Wegfall des Öffnens des Brustkorbs für Herzoperationen) bietet die minimal invasive Chirurgie mittels Telerobotik weitere Vorteile:

Da der Operateur einen Operationsroboter bedient

muss er sich nicht im selben Raum befinden wie der Patient. Das bedeutet zum einen, dass die Anforderungen an die Sterilität des Operateurs gering sind und er die Operation auch unterbrechen kann. Zudem könnte die Operation sogar von einem ganz anderen Ort aus ausgeführt werden, z.B. um Patienten den Eingriff durch einen Spezialisten zu ermöglichen, die nicht vor Ort sind.

Herzoperationen können auch ohne Herz-Lungenmaschine, d.h. bei schlagendem Herzen durchgeführt werden, da die Bewegung des Herzens durch einen Algorithmus kompensiert wird und dem Operateur ein unbewegtes Herz dargestellt wird.

Die Operationen erfolgen bislang allein aufgrund von optischen Informationen, d.h. ohne haptische Rückmeldung. Der Operateur spürt keinen Widerstand beim Durchtrennen von Gewebe oder keine Fadenspannung beim Nähen.

Mehrere Versuche mit verschiedenen Operationsrobotern und haptischer Rückmeldung dienten der Verbesserung dieser Technik.

 

Bild von DaVinci und vom Operations-Roboter des DLR

 

Literatur:

 

  
Ortmaier, Tobias; Deml, Barbara; Kübler, Bernhard; Passig, Georg; Reintsema, Detlef; Seibold, Ulrich 

Dokumenttyp:

Sammelbandbeitrag / Paper in Collective Volume 

Titel:

Robot Assisted Force Feedback Surgery 

 

 

Beispiel aus der Raumfahrt (On Orbit Servicing)

 

 

 

 

 

Literatur: Diss. Geiger und weitere Publikationen

 

 

Beispiel: Demonstrator zur Entschärfung von Landminen

 

 

 

Literatur


Petzold, Bernd; Zaeh, Michael; Kron, Alexander; Schmidt, Günther; Deml, Barbara; Färber, Berthold 

Dokumenttyp:

Konferenzbeitrag / Conference Paper 

Titel:

How to Design a Haptic Telepresence System for the Disposal of Explosive Ordnances 

Titel Konferenzpublikation:

IARP Robotics and Mechanical Assistance in Humanitarian Demining and Similar Risky Situations

 

 

 

 

 

 

Autoren:

Deml, Barbara; Mihalyi, Andreas; Hannig, Gunter 

Dokumenttyp:

Konferenzbeitrag / Conference Paper 

Titel:

Development and Experimental Evaluation of a Thermal Display 

Titel Konferenzpublikation:

EuroHaptics 2006, Paris, France, 3-6 Juli 2006