Telepräsenz

Die im Sonderforschungsbereich (SFB) 453 "Wirklichkeitsnahe Telepräsenz und Teleaktion" entstehenden Forschungsarbeiten haben das Ziel, es einem menschlichen Operator zu ermöglichen, durch technische Mittel mit seinem subjektiven Empfinden in einer anderen, entfernten oder nicht zugänglichen Remote-Umgebung präsent zu sein (Telepräsenz). Dort soll er nicht nur passiv präsent sein, sondern auch aktiv am entfernten Ort eingreifen können (Teleaktion). Wenn es gelingt, dass der menschliche Operator nicht mehr leicht unterscheiden kann, ob seine sensorischen Eindrücke und die Rückmeldungen von seinem Handeln in direkter Wechselwirkung mit der Wirklichkeit oder über technische Mittel entstehen, dann sind dessen Eindrücke wirklichkeitsnah. Neben visuellen und akustischen Sinneseindrücken werden insbesondere haptische Eindrücke benötigt: Taktilität umfasst Druck, Temperatur, Rauigkeit und Vibrationen. Mittels Kinästhetik werden Trägheitseffekte und Schwerkraft abgebildet.

Es gibt Effekte die das Telepräsenzsystem und damit auch das Präsenzgefühl des Operators stören. Diese störenden Effekte müssen kompensiert werden, um die Performanz der Teleaktion zu wahren. Insbesondere bei Teleoperationen über das Internet oder bei Weltraumanwendungen wirken sich die hohen Latenzen in der Übertragungszeit negativ aus. Das kann bis zur Instabilität des Regelkreises, bestehend aus Operator und Teleoperator, führen.

Im Teilprojekt M7 „Kraft- und Bewegungsprädiktion bei Teleoperation mit weichen Kontakten“ werden die Latenzzeiten mit Hilfe der Prädiktion kompensiert. Das Telepräsenzsystem wird erweitert um eine Prädiktion der Operatorbewegung und zusätzlich um eine Prädiktion der rückgeführten Kontaktkräfte, um die Synchronität zu gewährleisten.

Die Kraftprädiktion ist modellbasiert und kann verschiedene physikalische Effekte berücksichtigen, wie z.B. Trägheit, Reibung, starrer und weicher Kontakt und medizinischer Schneidevorgang. Zur Identifikation der Modellparameter werden die gemessenen Kräfte des Teleoperators verwendet. Die Parametrisierung wird schritthaltend zur Laufzeit aktualisiert. Die Auswertung des Kraftmodells erfolgt in Echtzeit.