Beiträge zur Interaktionsgestaltung bei Überwachung und Steuerung industriell eingesetzter mobiler Roboter

Die Motivation, in der verfahrens- und prozesstechnischen Industrie mobile Roboter einzusetzen, sowohl zur Handhabung gefährlicher Gegenstände, z. B. von chemisch, biologisch oder radioaktiv kontaminiertem Material, als auch zur Entlastung des Menschen bei monotonen und vigilanzkritischen Tätigkeiten, hat in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen. Durch die hohe Komplexität solcher Einsätze können die Robotersysteme allerdings nicht völlig autonom eingesetzt werden und erfordern eine Überwachung sowie bei Bedarf eine teleoperative Steuerung durch menschliche Operatoren,
was ihnen einen semiautonomen Charakter verleiht. Die dazu erforderliche Überwachung sowie bei Bedarf Teleoperation mobiler Roboter erfolgt durch menschliche Operatoren aus der Leitwarte heraus, was für diese eine besondere Herausforderung darstellt: Neben der Planung des durchzuführenden Ansatzes, bei der alle Schritte und Besonderheiten bereits im Voraus zu planen sind, ist auch die Überwachung und Steuerung solcher Systeme mit besonderen Problemen und Schwierigkeiten behaftet.

Um dem Zweck der Entlastung der Mitarbeiter gerecht zu werden, muss die Bedienung des Robotersystems entsprechend gestaltet sein. Da der Einsatz von Interaktionsmedien und -konzepten vor allem in sicherheitskritischen Bereichen einen noch innovativen Charakter trägt, muss besonders genau überprüft werden, ob die erwarteten Vorteile auch in diesem Kontext positiv bewertet werden können.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde anhand des Anwendungsfalls RoboGasInspector das Vorgehen zur Gestaltung einer gebrauchstauglichen Interaktion zur Überwachung und Steuerung der Inspektionsroboter und deren Einzelteile (bspw. Kamera und Roboterarm) nach dem Prinzip des menschzentrierten Gestaltungsansatzes vorgestellt. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet dabei die evaluationsbasierte Ableitung konkreter Hinweise für die Gestaltung der Mensch-Roboter-Interaktion im ausgewählten Anwendungsfall. Welche Technologien in das Robotersystem integriert und zum erfolgreichen und sicheren Bedienen des Systems führen können, wurde anhand ausgewählter Beispiele im iterativen Gestaltungsprozess, von der Erhebung der Anforderungen über das Erarbeiten von Gestaltungslösungen sowie Evaluation dieser unter Laborbedingungen analysiert und diskutiert. Die Ableitung von Gestaltungsempfehlungen wurde anschließend exemplarisch vorgestellt und diskutiert.