SATOP II

  Ferngesteuerte Drohne startet aus der Hand einer Frau und fliegt Urheberrecht: © Mario Irrmischer Projektlogo SATOP II  

Situation Awareness During Teleoperation II

 

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.01.2020 bis 31.12.2021
Forschungsbereich:
Mensch-Roboter-Interaktion
Status:
Laufend

Kontakt

Name

Alexander Mertens

Abteilungsleitung Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme

Telefon

work
+49 241 80 99494

E-Mail

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Kurzbeschreibung

In dem von der DFG geförderten Projekt „Situation Awareness during Teleoperation II“ werden bereits in der zweiten Förderphase Konzepte der Mensch-Roboter-Interaktion und -Kooperation für die Teleoperation untersucht. Mit der Teleoperation, als Steuerung eines technischen Systems durch räumlich entfernte, menschliche Operatorinnen und Operatoren, kann die Flexibilität und Problemlösefähigkeit der menschlichen Informationsverarbeitung mit der Robustheit und Präzision technischer Systeme verbunden werden. Das ermöglicht menschliche Arbeit in Umgebungen, die aufgrund räumlicher Dimensionen oder Gefahren nur schwer direkt erschließbar sind. Um eine möglichst schnelle und fehlerfreie Interaktion zu ermöglichen, werden im Zuge des Projektes sowohl technische Möglichkeiten als auch menschliche Eigenschaften, wie Informationsverarbeitungskapazitäten oder Situationsbewusstsein, betrachtet. Eine der zentralen Fragestellungen ist dabei, welche Rolle Multimodalität für eine gelungene Interaktion spielen kann.

Herausforderungen

Teleoperierte robotische Systeme bieten zahlreiche Vorteile, weshalb sie in Kontexten wie zum Beispiel der robotischen Chirurgie oder Such-und-Rettungsmissionen zum Einsatz kommen. Für diese Kontexte, in denen direkter menschlicher Zugang häufig unmöglich oder sehr gefährlich ist, stellen teleoperierte Systeme eine Symbiose aus kognitiver Flexibilität, Problemlösefähigkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit des Menschen und der Präzision und Robustheit technischer Systeme dar.

Für die optimale Nutzung dieser Mensch-Roboter-Interaktion und -Kooperation ist die Gestaltung der Mensch-Maschine Schnittstelle eine zentrale Herausforderung. Dabei müssen Signale aus der Umgebung der robotischen Systeme, die häufig mit einer erheblichen Verzögerung bei den menschlichen Operatorinnen und Operatoren eintreffen, in Feedback umgewandelt werden, das eine erfolgreiche Handlungsauswahl und -kontrolle ermöglicht. Das Projekt beschäftigt sich daher mit der Frage, welche Signale man wie an die menschlichen Operatorinnen und Operatoren zurückmeldet, und wie sich unterschiedliche Arten der Rückmeldung auf die Leistung, das Situationsbewusstsein und die Telepräsenz auswirken.

Zielsetzung

Das Ziel der zweiten Projektphase des SATOP Projektes ist es, die Möglichkeiten multimodalen Feedbacks als Gestaltungsmittel für die menschlichen Operatorinnen und Operatoren zu untersuchen. Multimodales Feedback wird dabei über die visuellen, akustischen, taktilen und haptischen sensorischen Kanäle des Menschen rückgemeldet. Eine zentrale Fragestellung ist dabei, ob und wie zeitgleich präsentierte, multisensorische Reize die Leistung der Operatorinnen und Operatoren sowie deren Situationsbewusstsein und Telepräsenz beeinflussen.

Darüber hinaus soll der Zusammenhang von Multimodalität mit weiteren Leistungsparametern bei Navigationsaufgaben im Rahmen einer meta-analytischen Studie für verschiedene Teleoperationskontexte erfasst werden.

Vorgehen

Verschiedene empirische Studien sollen durchgeführt werden, für die virtuelle Umgebungen und Systeme erzeugt werden, mit denen sich beispielsweise die Steuerung eines teleoperierten Rovers oder einer Drohne simulieren lässt. In diesen Umgebungen können gezielt Steuerungs- und Feedbackkonzepte umgesetzt und miteinander verglichen werden.

Im Rahmen einer Meta-Analyse werden Studien anhand einer systematischen Literaturrecherche gesammelt, in denen die Wirkung multimodalen Feedbacks (im Vergleich zu unimodalem Feedback) auf verschiedene Leistungsindikatoren der Teleoperation untersucht wurden. Anhand ausgewählter statistischer Methoden werden diese Ergebnisse aggregiert, um sowohl einen generellen Indikator der Wirksamkeit spezifischer Kombinationen multimodalen Feedbacks zu erhalten, als auch potentielle Moderatoren der Wirkung multimodalen Feedbacks (d.h., Bedingungen, in denen Multimodalität wirkt oder nicht) zu identifizieren.

Förderung

Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

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