Aus dem Themenbereich Forschung

Aus der Ferne mittendrin

Ob im Flugsimulator oder bei Autorennen - in Computerspielen wird die grundlegende Idee auf einfache Weise umgesetzt, möglichst realistisch in einer virtuellen Welt zu agieren. Ersetzt man den Bildschirm durch eine Datenbrille, entsteht der subjektive Eindruck einer virtuellen Anwesenheit "vor Ort". Weitaus stärker ist dieser Eindruck, wenn die realen und die Fernsteuerungs-Arbeitswerkzeuge gleich aufgebaut sind und Kräfte, die auf sie einwirken, als "force-feedback" an den Bediener übertragen werden.

Dieses Bild zeigt das VI-Bot-Exoskelett, das im BMBF-Projekt VI-Bot entwickelt wurde. Es ist die Grundlage des zweiarmigen Exoskeletts, das im BMBF-Projekt Capio zurzeit entwirkelt wird."Immersion" ist der Fachbegriff für das subjektive Gefühl, in ein fernes oder virtuelles Geschehen einzutauchen. Es ist aber noch ein weiter Weg bis zu einer realistischen Immersion in entfernte reale Welten. Wichtige Schritte auf dem Weg hat das Deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen im nun beendeten Projekt VI-Bot geleistet. Das Ziel des nun folgenden Projekts CAPIO ist die Entwicklung eines Exoskeletts für den Oberkörper, mit dem ein Roboter vollständig immersiv ferngesteuert werden kann.

Die Bewegungen des Bedieners an Oberkörper, Arm, Hand und Fingern werden als Ergebnis von VI-Bot in einem Arm-Exoskelett mit Sensoren gemessen und als Steuersignale an Roboter und dessen Greifer übertragen. Im Projekt CAPIO soll aus dem VI-Bot-System für einen Arm ein Exoskelett für den ganzen Oberkörper und beide Arme entwickelt werden. Die Umgebung des Roboters und dessen Aktionen werden optisch und haptisch möglichst realistisch zurück an den Bediener übermittelt. Der sieht per Datenbrille genau das, was Kameras am Roboter aufnehmen und fühlt per force-feedback, was dessen Greifer halten. Ein auf diese Weise ferngesteuerter zweiarmiger Roboter könnte Menschen bei Arbeiten an vielen gefährlichen Einsatzorten zuverlässig ersetzen.

Durch Elektroden-Messungen beim Anwender mit einem Brain-Computer-Interface sollen im Projekt CAPIO zusätzlich die Möglichkeiten ausgelotet werden, ein komplexes bewegliches System auch ohne Muskelbewegungen zu steuern. Das Exoskelett soll nämlich so konstruiert werden, dass es die Bewegungen des Anwenders beeinflussen kann. Dazu werden die Aktuatoren in den einzelnen Gelenken und deren Regelung so dimensioniert, dass nicht nur haptisches Feedback übertragen, sondern auch die Bewegungen eines Anwenders unterstützt werden können. Gelingt diese Steuerung durch "Gedankenkraft", würden sich mit einer lokalen Steuerung des Exoskeletts anstelle eines fernen Roboters ganz neue Möglichkeiten für die Rehabilitation bei Lähmungen eröffnen.

Im Projekt CAPIO werden damit neue Perspektiven aus den Ergebnissen des für Robotik-Einsätze konzipierten Projektes VI-Bot aufgegriffen und weiterentwickelt, sowie zusätzlich für Anwendungen in der Medizin nutzbar gemacht.