Was ist Teleoperation?
Teleoperation ist die Bedienung eines Roboters von einem entfernten Ort. Es wird in der Weltraumforschung, in der Öl- und Gasindustrie, im Militär und im medizinischen Bereich eingesetzt. Roboter werden normalerweise per Teleoperation eingesetzt und gesteuert, da das Versenden von Menschen zu teuer oder zu gefährlich wäre. Im Allgemeinen hat ein einzelner Bediener die Kontrolle über den Roboter und spürt ein gewisses Maß an Eintauchen in die entfernte Umgebung. Die vom Bediener verwendeten Bedienelemente sind häufig ausreichend intuitiv, um eine schnelle und reibungslose Handhabung des Roboters zu ermöglichen.
Um die Möglichkeit der Teleoperation zu ermöglichen, muss ein gewisses Gefühl der Telepräsenz geschaffen werden. Dies kann erreicht werden, indem Sensoren zum Erfassen von Daten in der Remote-Umgebung verwendet werden. Beispielsweise kann in einem Unterwasserroboter ein Sonarsensor verwendet werden, um den vertikalen Abstand zum Meeresboden zu bestimmen. Die Sonartechnologie prallt eine Schallwelle vom Meeresboden ab und zeichnet die Zeit auf, die die Welle für eine Rundreise benötigt. Alle Erfassungsdaten können dann für den Teleoperator oder die menschliche Steuerung neu kombiniert werden, um sie in der virtuellen Realität zu erleben. Sobald der Teleoperator ein gutes Gefühl für die entfernte Umgebung hat, kann er den Roboter effektiv steuern.
Auf der Internationalen Raumstation wurden Astronauten in Raumanzügen eingesetzt, um die Station zusammenzubauen und Wartungsarbeiten durchzuführen. Die Vorbereitung auf eine extravehikuläre Aktivität oder einen Weltraumspaziergang ist jedoch ein kostspieliger Vorgang, der viele Stunden in Anspruch nimmt. Die US-amerikanische National Aeronautics and Space Administration (NASA) entwirft derzeit einen Roboter namens Robonaut, der viele dieser Aufgaben übernehmen wird. Robonaut hat einen Oberkörper, der einem Menschen ähnelt, und nutzt die Teleoperation zur Kontrolle seiner Arme und Hände. Der Teleoperator wird ein Headset und eine Reihe hochentwickelter Sensoren tragen, um ein hohes Maß an Kontrolle und Fingerfertigkeit mit dem Roboter zu ermöglichen.
Der Telepresence-Technologie sind einige Grenzen gesetzt. Elektromagnetische Strahlung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und ist der schnellste Weg, Sensordaten aus einer entfernten Umgebung zu übertragen. Selbst bei dieser Geschwindigkeit beträgt die Verzögerung des Hin- und Rückwegsignals zwischen Erde und Mars sechs bis 40 Minuten. Infolgedessen können Rover auf dem Mars nicht mit viel Gefühl der Echtzeit-Teleoperation von der Erde aus bedient werden. Die Bediener müssten sich zu einem Ort bewegen, der sich näher an den Rovers befindet, beispielsweise in einer niedrigen Mars-Umlaufbahn.
In der Öl- und Gasindustrie werden ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) zur Wartung von Ölförderanlagen in Tiefseegewässern eingesetzt. Sie werden normalerweise von einem Boot an der Oberfläche aus bedient und haben ein langes Kabel, das den Bediener mit dem Roboter verbindet. Sie sind normalerweise mit Lichtern und Kameras ausgestattet, um Videosignale an den Bediener zurückzugeben. In der Vergangenheit haben menschliche Taucher diese Unterwasserinfrastruktur gewartet, aber die jüngsten Bohrungen in tieferen, gefährlicheren Gewässern haben den Einsatz von Teleoperation mit ROVs vorangetrieben.
Das Militär nutzt die Teleoperation in einigen Situationen, die für Soldaten als zu gefährlich angesehen werden. ROVs werden von einigen Marinen verwendet, um Übungstorpedos zu bergen und andere Objekte auf dem Meeresboden zu untersuchen. Im Irak, in Afghanistan und in Israel werden Roboter eingesetzt, um sich improvisierten Sprengkörpern (IEDs) oder anderen potenziell gefährlichen Objekten zu nähern.