Visuelle Assistenz bei telepräsenten Objektmanipulationen mit einem humanoiden Roboter

Kurzfassung

Teleoperationssysteme, bei denen z.B. ein robotisches System von einem menschlichen Operator ferngesteuert wird, können z.B. bei Wartungsarbeiten in gefährlichen oder schwer zugänglichen Umgebungen (z.B. Atomkraftwerke, Satelliten) genutzt werden. Zur Unterstützung z.B. von unerfahrenen Teleoperatoren kann neben der realen auch eine virtuelle Umgebung angezeigt werden und Prozeduren dort erlernt werden. In der vorliegenden Studie sollten verschiedene visuelle Assistenzsysteme für das telerobotische Greifen mit zwei unterschiedlichen robotischen Fünffinger-Händen evaluiert werden. Dabei wurden drei visuelle Assistenzvarianten für das Greifen einfacher Objekte verglichen: 1) keine Assistenz, 2) Farbänderung des virtuellen Objekts, wenn ein sicherer Griff mit der momentanen Handposition möglich ist 3) Anzeige der optimalen Greifregionen für jeden Finger am Objekt. Daneben wurden zwei robotische Hände mit anthropomorpher vs. nicht-anthropomorpher Fingerkonfiguration verglichen. Die Aufgabenschwierigkeit wurde durch die Objektform und -durchmesser variiert. Die 20 Studienteilnehmer sollten die Objekte möglichst schnell stabil greifen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Verfügbarkeit zusätzlicher visueller Assistenz beim Greifen den erwünschten positiven Effekt hat: Verglichen mit der Bedingung ohne Assistenz wurden die Greifoperationen signifikant schneller und präziser ausgeführt, wobei auch die mentale Arbeitsbelastung geringer ausfiel. Diese positiven Effekte fielen bei Nutzung der nicht-anthropomorphen Hand deutlicher aus. Mögliche Weiterentwicklungen der visuellen Assistenz werden diskutiert.