Volume 49, Issue 7 - 7

Die visuelle Modalität der menschlichen Sinneswahrnehmung hat eine Schlüsselfunktion bei der direkten oder auch telepräsenten Durchführung unterschiedlichster Explorations- und Manipulations-Aufgaben. Telepräsenzsysteme verfälschen jedoch häufig den Sinneseindruck, der mit technischen Mitteln in der jeweiligen entfernten Umgebung gewonnen, über ein Kommunikationssystem übertragen und einem Bediener mittels eines Displays erfahrbar gemacht wird. Insbesondere das interaktive räumliche Telesehen ist hiervon betroffen, was vor Ergreifen geeigneter Gegenmaßnahmen zunächst eine sorgfältige Systemanalyse erfordert. Dieser Beitrag geht auf typische Defizite visueller Telepräsenzsysteme ein und stellt einige Verbesserungen vor, deren Wirksamkeit mittels eines Laborsystems nachgewiesen wird.

Die Symbiose von Computergrafik und modernen Steuerungs- und Planungsmethoden ist Grundlage der Entwicklungen Projektiver Virtueller Realität am Institut für Roboterforschung (IRF). Virtuelle Welten erreichen ein hohes Maß an Realitätsnähe durch Modellierungstechniken für Interaktionen, die der Roboterforschung entlehnt sind. Diese erlauben dem Anwender ein intuitives Arbeiten und die schnelle Orientierung in neuen Umgebungen und Applikationen. Die grundlegende Idee der Projektiven Virtuellen Realität ist, dass der Anwender in einem virtuellen Abbild einer Automatisierungsstrecke arbeitet und in der virtuellen Welt Handhabungen ausführt. Die Wirkungen seiner Aktionen werden automatisch erkannt und mit Hilfe eines Handlungsplanungssystems in wirkungsäquivalente Aktionen für das Roboter- oder Automatisierungssystem der realen Strecke umgesetzt. Die Roboter „projizieren“ so die Handhabungen aus der virtuellen in die reale Welt. Dieser Artikel beschreibt die Hintergründe, Basisideen und den Einsatz von Projektiver Virtueller Realität für verschiedene Teleautomationsanwendungen im Weltraumbereich und in der industriellen Automatisierung.

Dieser Artikel beschreibt ein Konzept zur aufgabenorientierten Fernprogrammierung von Robotern. Obwohl ursprünglich für Raumfahrtanwendungen entwickelt, ist es auch für terrestrische Anwendungen zum Beispiel im Bereich der Servicerobotik geeignet. Aufgabenorientiertes Fernprogrammieren basiert auf einem hierarchischen Schichten-Modell, das die Steuerung und Programmierung eines Robotersystems auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen ermöglicht. Während die Kommandierung der unteren zwei expliziten Schichten des Modells von den spezifischen Eigenschaften des Roboters abhängt, erlauben die höheren, impliziten Schichten eine Kommandierung im Kontext der handhabbaren Objekte. Der physikalische Roboter ist auf dieser Ebene für den Bediener nicht mehr sichtbar, wodurch die Programmierung von Robotersystemen auf intuitive Weise auch dem Robotik-Laien möglich wird. Die Interaktion mit diesem Teleoperationssystem ist mit Standardtools über das Internet möglich und eröffnet somit ein breites Einsatzfeld.

In diesem Beitrag wird das weltweit erste am Patienten eingesetzte Robotersystem für die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie vorgestellt. Das am Fachgebiet Navigation und Robotik entwickelte System unterscheidet sich vor allem durch die vollständig interaktive Führung durch den Chirurgen von existierenden Systemen. Aus der Sicht der Telerobotik kann das System als ein kombinierter Master/Slave-Manipulator betrachtet werden. Die aus diesem Konzept resultierenden Vorteile und die neuen Problemstellungen besonders für die neue Anwendung des Roboters in der Wirbelsäulenchirurgie werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Remote control of robot systems are necessary in case of uncertainties or in hazardous/hostile environments. Mostly, the approaches are based on stereo-vision or synthetic 3D environments. The operator controls the motion of the robots remotely on the motion-level. For a range of industrial applications, these approaches are not suitable. This paper presents an approach of task-level remote control based on augmented vision. The video image is super-composed with synthetic 3D elements in order to provide rich information about the task and the current situation in the remote world. Complementary, a synthetic view of the remote world allows to obtain better spatial orientation. The operator interacts with the 3D elements and controls the robot on the task-level. An underlying model base and the local vision-based robot control make it possible that the robot performs accurate and fast motion and object handling.