Ziele

Telepräsenz bedeutet, dass ein menschlicher Operator durch technische Mittel mit seinem subjektiven Empfinden in einer anderen, entfernten oder nicht zugänglichen Umgebung präsent ist. Teleaktion bedeutet, dass dieser menschliche Operator nicht nur passiv präsent ist, sondern dass er an dem entfernten Ort auch aktiv eingreifen kann. Wirklichkeitsnah sind diese Eindrücke dann, wenn 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.

Ziel des Sonderforschungsbereichs ist es, Barrieren zwischen dem Operator und dem Teleoperator in der entfernten oder nicht zugänglichen Umgebung zu überwinden. Barriere kann dabei die Entfernung, aber auch die Skalierung (Telepräsenz im Kleinen - z.B. minimal invasive Chirurgie, Mikromontage - oder im Großen) sein. Neben den visuellen und akustischen Sinneseindrücken werden insbesondere haptische Eindrücke benötigt: Sowohl taktile (Druck, Temperatur, Rauigkeit, Vibrationen) als auch kinästhetische (Propriozeptoren, Trägheitseffekte, Schwerkraft) Kanäle werden eingesetzt, um den Realitätseindruck zu verbessern.

In der dritten und der vierten Phase des SFB steht der Haptisch-Visuell-Auditorische Arbeitsraum (HVA) und insbesondere die Betrachtung von Mehrfach-Operator-Mehrfach-Teleoperator-Systemen im Vordergrund. In einem gemeinsamen HVA können mehrere menschliche Operatoren multimodal (durch Teleoperatoren) komplexe Aufgaben kooperativ lösen. Dabei kann es sich um eine 1:1-Zuordnung zwischen Operator und Teleoperator handeln, es sind aber auch Anwendungen denkbar, in denen mehrere Operatoren sich einen Teleoperator teilen, oder auch ein Operator, der mehrere Teleoperatoren bedient. Der multimodale Informationsfluss, menschliche Wahrnehmungsfähigkeiten (Wahrnehmungsschwellen) in verschiedenen Modalitäten sowie der multimodale Informations-Integrationsprozess in diesen Mehrfach-Telepräsenz- und Teleaktionssystemen wird in der vierten Phase systematisch erforscht.

Ein wesentlicher Aspekt in Telepräsenz- und Teleaktionssystemen sind Assistenzfunktionen, die die Teleoperatoren teilweise autonom agieren lassen können und dadurch den menschlichen Operator unterstützen. Beispielanwendungen hierzu werden in diesem SFB im Bereich des Medizintechnik-Demonstrators, im Teilprojekt I1 zur Transparenz- und Performanzsteigerung und in einem Transferprojekt im Kontext von Fahrerassistenz- und Informationssystemen erforscht.

Die in diesem SFB entwickelten, komplexen Telepräsenz- und Teleaktionssysteme und -demonstratoren sind höchstintegrierte, multimodale Systeme -- bimanuell, weiträumig, Multi-User -- auf einem weltweit gesehen sehr hohen Forschungs- und Entwicklungsstand. Die psychophysisch evaluierten Demonstratorsysteme in den Anwendungsbereichen Medizin, Weltraum und Produktionstechnik belegen die erreichte Welt-Spitzenposition in diesen Forschungsbereichen. Ein wissenschaftlich gesehen absolutes Alleinstellungsmerkmal dieses interdisziplinär angelegten Forschungsprogramms ist die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus der Informatik, den Ingenieurswissenschaften (Maschinenwesen, Elektrotechnik und Informationstechnik, Regelungs- und Systemtheorie) zusammen mit Psychologen, Arbeitswissenschaftlern und Medizinern. Die wissenschaftliche Innovation erfolgt daher auf sehr hohem transdisziplinären Niveau.

Das Forschungsprogramm gliedert sich in 3 Projektbereiche:

M: Methodische Grundlagen des HVA-Arbeitsraums
I: Integrierte Anwendungen des HVA-Arbeitsraums
T: Transferprojekte


	Sonderforschungsbereich 453 der DFG Sprecher: Prof. Dr.-Ing./Univ. Tokio M. Buss

	Ziele	Begriffsdefinitionen

	Telepräsenz bedeutet, dass ein menschlicher Operator durch technische Mittel mit seinem subjektiven Empfinden in einer anderen, entfernten oder nicht zugänglichen Umgebung präsent ist. Teleaktion bedeutet, dass dieser menschliche Operator nicht nur passiv präsent ist, sondern dass er an dem entfernten Ort auch aktiv eingreifen kann. Wirklichkeitsnah sind diese Eindrücke dann, wenn 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. Ziel des Sonderforschungsbereichs ist es, Barrieren zwischen dem Operator und dem Teleoperator in der entfernten oder nicht zugänglichen Umgebung zu überwinden. Barriere kann dabei die Entfernung, aber auch die Skalierung (Telepräsenz im Kleinen - z.B. minimal invasive Chirurgie, Mikromontage - oder im Großen) sein. Neben den visuellen und akustischen Sinneseindrücken werden insbesondere haptische Eindrücke benötigt: Sowohl taktile (Druck, Temperatur, Rauigkeit, Vibrationen) als auch kinästhetische (Propriozeptoren, Trägheitseffekte, Schwerkraft) Kanäle werden eingesetzt, um den Realitätseindruck zu verbessern. In der dritten und der vierten Phase des SFB steht der Haptisch-Visuell-Auditorische Arbeitsraum (HVA) und insbesondere die Betrachtung von Mehrfach-Operator-Mehrfach-Teleoperator-Systemen im Vordergrund. In einem gemeinsamen HVA können mehrere menschliche Operatoren multimodal (durch Teleoperatoren) komplexe Aufgaben kooperativ lösen. Dabei kann es sich um eine 1:1-Zuordnung zwischen Operator und Teleoperator handeln, es sind aber auch Anwendungen denkbar, in denen mehrere Operatoren sich einen Teleoperator teilen, oder auch ein Operator, der mehrere Teleoperatoren bedient. Der multimodale Informationsfluss, menschliche Wahrnehmungsfähigkeiten (Wahrnehmungsschwellen) in verschiedenen Modalitäten sowie der multimodale Informations-Integrationsprozess in diesen Mehrfach-Telepräsenz- und Teleaktionssystemen wird in der vierten Phase systematisch erforscht. Ein wesentlicher Aspekt in Telepräsenz- und Teleaktionssystemen sind Assistenzfunktionen, die die Teleoperatoren teilweise autonom agieren lassen können und dadurch den menschlichen Operator unterstützen. Beispielanwendungen hierzu werden in diesem SFB im Bereich des Medizintechnik-Demonstrators, im Teilprojekt I1 zur Transparenz- und Performanzsteigerung und in einem Transferprojekt im Kontext von Fahrerassistenz- und Informationssystemen erforscht. Die in diesem SFB entwickelten, komplexen Telepräsenz- und Teleaktionssysteme und -demonstratoren sind höchstintegrierte, multimodale Systeme -- bimanuell, weiträumig, Multi-User -- auf einem weltweit gesehen sehr hohen Forschungs- und Entwicklungsstand. Die psychophysisch evaluierten Demonstratorsysteme in den Anwendungsbereichen Medizin, Weltraum und Produktionstechnik belegen die erreichte Welt-Spitzenposition in diesen Forschungsbereichen. Ein wissenschaftlich gesehen absolutes Alleinstellungsmerkmal dieses interdisziplinär angelegten Forschungsprogramms ist die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus der Informatik, den Ingenieurswissenschaften (Maschinenwesen, Elektrotechnik und Informationstechnik, Regelungs- und Systemtheorie) zusammen mit Psychologen, Arbeitswissenschaftlern und Medizinern. Die wissenschaftliche Innovation erfolgt daher auf sehr hohem transdisziplinären Niveau. Das Forschungsprogramm gliedert sich in 3 Projektbereiche: M: Methodische Grundlagen des HVA-Arbeitsraums I: Integrierte Anwendungen des HVA-Arbeitsraums T: Transferprojekte .