Erfassung der feinmotorischen Performanz beim On-Orbit Servicing mittels Telemanipulation und Unterwassersimulation

Bei einer großen Anzahl von Montagetätigkeiten hängt der Erfolg oder die Qualität des Resultates nicht zuletzt von der Güte der feinmotorischen Leistung des Bearbeiters ab. Dies bezieht sich nicht nur auf Tätigkeiten auf der Erde, sondern auch auf den extraterrestrischen Raum. Gerade im Bereich des On-orbit-Servicing und damit bei Reparaturen und Montagetätigkeiten im Orbit wird die Performanz der Menschen durch die widrigen äußeren Umstände beeinflusst. Dabei sind Fehler in dieser Umgebung nicht selten mit Gefahren für die beteiligten Personen verbunden. Neben den starken Temperaturschwankungen, dem Vakuum sowie der Mikrogravitation herrschen im Orbit hohe Konzentrationen an belastender Strahlung. Aus diesen Gründen ist der Mensch während entsprechender Außenbordeinsätze mit besonderen Raumfahrtanzügen, den sogenannten Extravehicular Activity Spacesuits (EVA Spacesuits), ausgestattet (Thomas, 2006). Diese Anzüge bieten zwar einerseits Schutz vor den widrigen Bedingungen im All, schränken den Menschen jedoch andererseits in seiner Beweglichkeit und seinem Blickfeld ein. Neben dieser Einschränkung wirkt die ungewohnte Mikrogravitation zusätzlich beeinträchtigend auf den Organismus und den menschlichen Bewegungsapparat (Parrish, 1999; Thomas, 2006). Diese Einschränkungen können zu Einbußen hinsichtlich der feinmotorischen Leistung bei den entsprechenden Montage- und Reparaturtätigkeiten im Orbit führen. Zusätzlich sind die kostenaufwendigen und zeitintensiven Außenbordeinsätze trotz weitreichender Vorsichtsmaßnahmen nach wie vor mit einem erheblichen Sicherheitsrisiko für den Menschen verbunden. Aus diesem Grund wird nach Alternativen und Unterstützungsmöglichkeiten für die entsprechenden Außenbordeinsätze von Astronauten1 gesucht (McCain, 1991).Eine Möglichkeit zur Unterstützung von Astronauten beim On-orbit-Servicing könnten die Telemanipulationssysteme darstellen (King, 2001). Diese Systeme bestehen grundsätzlich aus einem Operator, einem Rechnersystem und einem Teleoperator (Hung, 2003). Durch diesen Aufbau können Aktionen in einer entfernten Umgebung durchgeführt werden. Folglich könnten mithilfe entsprechender Telemanipulationssysteme Reparaturen und Wartungsarbeiten vorgenommen werden, ohne dass ein Mensch direkt vor Ort in der entfernten Umgebung physisch präsent sein muss. Bereits während der Robotik-Komponenten-Verifikation auf der Internationalen Raumstation (ROKVISS) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Kooperation mit der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) konnte ein Telemanipulationssystem seine Raumfahrttauglichkeit unter Beweis stellen (Albu-Schäffer, 2006). Eine Grundlage für diesen Aufbau lieferte der DLR-Leichtbauroboter. Diese Roboter finden in mehreren Telemanipulationssystemen Verwendung. Eine nähere Betrachtung entsprechender Telemanipulationssysteme im Hinblick auf ihre Tauglichkeit, Astronauten beim On-orbit-Servicing zu unterstützen, ist daher sinnvoll. Dabei sollte darauf hingewiesen werden, dass die Telemanipulationssysteme ihrerseits Faktoren aufweisen, die die Performanz des Benutzers beeinträchtigen könnten, z. B. eine Zeitverzögerung bei der Datenübertragung (Keshavarzpour, 2008)

Advanced Knowledge Application in Practice

The integration and interdependency of the world economy leads towards the creation of a global market that offers more opportunities, but is also more complex and competitive than ever before. Therefore widespread research activity is necessary if one is to remain successful on the market. This book is the result of research and development activities from a number of researchers worldwide, covering concrete fields of research