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Robotik: Die Helfer der Zukunft

Roboter können nicht nur Kotflügel montieren und den Mars erkunden. Sie helfen auch dem Chirurgen mit unerreichter Präzision, dem Betreuungsbedürftigen mit unerschöpflicher Geduld und dem Autofahrer mit niemals nachlassender Aufmerksamkeit.
DLR-KrabblerLaden...

Mit sicherer Hand löst der Techniker an dem die Erde umkreisenden Satelliten die defekte Solarzelle aus ihrer Halterung, schiebt eine neue an deren Stelle, verbindet sie mit dem Stromnetz und fixiert sie in der richtigen Position. Dabei schwebt er selbst gar nicht im Weltraum. Vielmehr sitzt er im Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen bei München, mit einer Maske auf dem Kopf und die Hände in Datenhandschuhen. Die eigentliche Arbeit verrichtet ein Roboter, dessen Hände präzise den Handbewegungen des Technikers folgen. Die Maske ist ein "Head-Mounted Display": Die Kopfbewegungen des Technikers werden von einem speziellen Apparat nachverfolgt und an den Roboter übermittelt. Der bewegt daraufhin seinen Kopf mit den beiden Kameraaugen synchron mit dem Menschen am Boden und speist die Kamerabilder in die kleinen Bildschirme vor dessen Augen ein. Dadurch hat der Techniker denselben visuellen Eindruck, als wenn er selbst dort draußen schweben würde.

Das Prinzip nennt sich "Telepräsenz"; es ist die direkteste Form der Telerobotik. Ein Mensch verrichtet aus der Ferne mittels eines Roboters eine Arbeit an einem schwer zugänglichen oder unwirtlichen Ort und hat dabei das Gefühl, er wäre selbst dort. Die Vorteile dieses Verfahrens sind offensichtlich. Künstliche Arme und Hände lassen sich mit vergleichsweise bescheidenem Aufwand an die Weltraumbedingungen anpassen; und wenn der Roboter durch einen Steuerungsfehler in der Atmosphäre verglüht, ist das nur ein finanzieller Verlust. Dagegen erfordert es einen weit größeren Aufwand, einen Menschen in den Weltraum zu transportieren, ihn dort am Leben zu erhalten und wieder sicher zur Erde zurückzubringen.

Allerdings sollte für eine effiziente Telepräsenz der Techniker das ferne Bauteil nicht nur sehen, sondern auch spüren können: Damit er es mit der gewohnten Feinfühligkeit an den richtigen Platz bringen kann, muss es ihm denselben mechanischen Widerstand entgegensetzen, als hätte er es tatsächlich in den Fingern. Diese Kraftrückkopplung zählt zu den schwierigeren Aufgaben der Mechatronik, einer neuen Disziplin, die durch die vereinten Bemühungen aus Maschinenbau (einschließlich Kamera- und Displaytechnik), Elektronik, Informationstechnik und Softwareentwicklung "intelligente Mechanismen" schafft. ...

Oktober 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Oktober 2013

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