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[[Datei:Justus robot in Krakow Poland Aug2009.jpg|mini|Sicherheitsteleroboter Justus auf Patrouille in Krakau, Polen]]
Die '''Telerobotik''' ist ein Teilgebiet der [[Robotik]], das sich mit der Steuerung von [[Roboter]]n aus der Distanz beschäftigt. Zur Anwendung kommen vor allem [[kabellose Übertragungsverfahren]], wie [[Wireless Local Area Network|Wireless LAN]], [[Bluetooth]], das [[Deep Space Network]], [[Tethering (Netzwerkfreigabe)|Tethering]] oder das [[Internet]]. Es werden zwei große Teilgebiete unterschieden: [[Telepräsenz]] mit [[Telepräsenzroboter]]n und [[Teleoperation]] mit [[Teleoperationsrobotern]].

== Überblick ==
=== Teleoperation ===
Teleoperation bezeichnet vereinfacht gesagt: ''Arbeit auf Distanz''. Ein Teleoperator (auch Telemanipulator genannt) ist ein technisches Gerät, das [[Fernsteuerung|ferngesteuert]] von einem menschlichen Leitstand gesteuert wird. Ist dieses Gerät zu [[Autonomie|autonomer]] Arbeit fähig, wird es [[Teleroboter]] genannt. Ist es vollständig autonom, wird es [[Roboter]] genannt.

In einfachen Fällen korrespondieren die Befehle des Leitstands mit denen des Geräts, wie zum Beispiel bei einem ferngesteuerten Flugzeug oder einem [[Ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug|ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug]]. In Fällen, in denen Verzögerungen oder Unterbrechungen in der Kommunikation eine direkte Kontrolle des Geräts unpraktikabel machen (beispielsweise bei einem [[Rover (Raumfahrt)|Rover]] in der Raumfahrt), oder in denen die Arbeitsbelastung des Leitstands minimiert werden soll (zum Beispiel bei einem [[Unbemanntes Luftfahrzeug|unbemannten Luftfahrzeug]]), werden die Geräte nicht über direkte Befehle gesteuert, vielmehr wird ihnen eine allgemeinere Aufgabe vorgegeben, und das Gerät wird autonom versuchen, diese Aufgabe zu erfüllen. Je weiter das Gerät in diese Richtung vervollkommnet wird, umso mehr entwickelt es sich von einem Teleroboter zu einem Roboter.

=== Telepräsenz ===
Telepräsenz meint vereinfacht gesagt: ''virtuell woanders sein''. Der [[Telepräsenzroboter]] überträgt die ''Wahrnehmung'' seiner Sensoren an den Leitstand. Dabei liegt die technische Herausforderung nicht so sehr darin, die Sensorergebnisse zu übertragen, sondern darin, den Eindruck der [[Virtuelle Realität|virtuellen Realität]] zu erzeugen.<ref>{{Literatur |Autor=Richard Held |Titel=Telepresence |Sammelwerk=Journal of the Acoustical Society of America |Band=92 |Nummer=4 |Datum=1992-10 |Seiten=2458 |Sprache=en |DOI=10.1121/1.404500}}</ref>

Der [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]]-Professor [[Rodney A. Brooks]] formulierte dazu folgende Vision:<ref>{{Literatur |Autor=Rodney Brooks |Titel=Die Ankunft der Cyborgs |Sammelwerk=Financial Times Deutschland |Datum=2002-02-25 |Online=https://web.archive.org/web/20231127083459/http://www-lehre.informatik.uni-osnabrueck.de/~sbitzer/cyborgs/index.html |Abruf=2023-11-27|Fundstelle=Memento des Originals im Internet Archive}}</ref>

{{Zitat|Die Telepräsenzroboter werden auf einen Gedanken hin unsere Wünsche erfüllen. Während wir vielleicht an einem bestimmten Ort physisch präsent sind, werden wir in der Lage sein, uns mental in ein Telepräsenzgerät und an einen anderen Ort zu projizieren, wenn wir dafür autorisiert sind. Alle, die diese Technologie nicht haben, werden sie bald haben wollen.}}

Telepräsenzroboter sind vor allem im militärischen Bereich verbreitet, werden aber auch in der zivilen [[Fernerkundung]] eingesetzt. Im militärischen Umfeld werden sie häufig als [[Unbemanntes Luftfahrzeug|Drohnen]] bezeichnet. Ihr Anwendungsbereich liegt in der Aufklärung häufig dort, wo der Einsatz für Menschen zu gefährlich ist.<ref>{{Literatur |Autor=Ronald G. Julian, Timothy R. Anderson |Hrsg=Defense Technical Information Center |Titel=Robotic Telepresence: Applications of Human Controlled Robots in Air Force Maintenance |Datum=1998 |Sprache=en |Online=[http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA193070 abstract] |Abruf=2010-03-24 }} {{Webarchiv|url=http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA193070 |wayback=20160304054548 |text=abstract |archiv-bot=2023-01-20 06:01:37 InternetArchiveBot }}</ref>

== Geschichte ==
Als einer der Vorläufer mobiler Teleroboter kann der kabel- oder funkgesteuerte Kleinstpanzer [[Leichter Ladungsträger Goliath|Goliath]] angesehen werden. Ein weiterer rudimentärer Teleroboter wurde im Jahr 1945 von [[Raymond Goertz]] im [[Argonne National Laboratory]] entwickelt. Er schuf einen Roboterarm mit dem hochradioaktives Material in einem Schutzraum aus der Ferne bewegt werden konnte. Zuerst wurde der Arm über mechanische Züge gesteuert, ab 1954 wurde die Maschine aber auf eine elektrische Servomechanik umgestellt.

[[William R. Corliss]] und [[Eric G. Johnson]] begannen Mitte der 1950er Jahre an der Entwicklung des ersten Telepräsenzroboter, auch wenn sie ihn noch nicht so nannten, der bereits über eine drehbare Kamera verfügte. Der russische Wissenschaftler [[Aaron Kobrinskii]] schuf 1960 eine [[Prothese|Unterarmprothese]], die durch Körpereigene elektrische Signale aus dem Oberarmstumpf gesteuert wurde.

In den 1960er Jahren begannen Forscher in den USA und der Sowjetunion mit der Entwicklung ferngesteuerter Roboter für die Weltraumforschung. Der erste Teleroboter im All wurde schließlich der sowjetische [[Lunochod 1]], der von einer Solarzelle angetrieben wurde und über eine Kamera und einen Laserreflektor verfügte.

In den 1970er Jahren verlegte sich der Forschungsschwerpunkt auf Industrieanwendungen. In diesem Jahrzehnt wurden aber auch die ersten Unterwasser-Teleroboter gebaut. Nachdem sich die überzogenen Hoffnungen der Industrie auf Teleroboter aus den 1970er Jahren allerdings nicht erfüllt hatten, verlangsamte sich die Forschung in diesem Bereich in den 1980er und 1990er Jahren merklich. Auch das ''NASA Space Telerobotics Program'' wurde 1997 eingestellt.

Seit etwa 2000 steigt das Interesse an Telerobotern wieder, da sie nun einfacher über das gut ausgebaute Internet gesteuert werden können. Die Forschung konzentrierte sich vor allem auf militärische und medizinische Einsatzgebiete.

== Technik ==
[[Datei:VR-Helm.jpg|mini|Fallschirmspringer der US-Navy üben mit einem Head-Mounted Displays]]
Die beiden wichtigsten Komponenten von Telerobotern sind die [[Sensorik (Technik)|Sensorik]] und die [[Steuerungstechnik]]. Zur visuellen Sensorik werden zumeist drahtlose Videoübertragungssysteme eingesetzt. Die Kamera am Teleroboter so zu positionieren, dass sie eine intuitive Steuerung des Geräts erlaubt, ist nicht trivial, da Verzögerungen oder Störungen in der Datenübertragung auftreten können.

Insbesondere bei einer Kamerasteuerung über [[Head-Mounted Display]] sind [[Verzögerung (Telekommunikation)|Latenzzeiten]] häufig für den Benutzer unangenehm und machen die Steuerung unintuitiv. Solche Verzögerungen, Störungen oder andere Einschränkungen können beim Benutzer die sogenannte [[Simulator Sickness]] mit Übelkeit hervorrufen.

=== Interfaces ===
Teleroboter können durch einfache [[Benutzerschnittstelle|Schnittstellen]], wie Monitor, Tastatur und Maus, gesteuert werden. Vor allem über das Internet gesteuerte Teleroboter verwenden zumeist ein so einfaches Interface. Eine sinnvolle Erweiterung ist dabei häufig ein [[Joystick]], der eine intuitivere Steuerung für 2D-Roboterbewegungen erlaubt.

Für Telepräsenzroboter werden in der Regel Head-Mounted Displays eingesetzt. Die Steuerung erfolgt dann entweder über ein Joystick oder über Kopfbewegungen.

== Anwendungsbereiche ==
[[Datei:Laproscopic Surgery Robot.jpg|mini|Stativ des [[Da-Vinci-Operationssystem]]s mit vier Roboterarmen für die [[laparoskopische Chirurgie]]]]

Mit Ausnahme des [[Apollo-Programm]]s wurden in allen Programmen der [[Weltraumforschung]] telerobotische [[Raumsonde]]n eingesetzt. Auch die meisten [[Teleskop]]e werden telerobotisch gesteuert. Bedeutende Beispiele sind die [[Mars Exploration Rover]] und das [[Hubble-Weltraumteleskop]]. Die [[Internationale Raumstation|Internationalen Raumstation ISS]] verfügt über zwei telerobotisch gesteuerte Roboterarme, die [[Special Purpose Dexterous Manipulator]] heißen.

[[Ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug|Ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge]] (ROVs) werden zur Erforschung der [[Tiefsee]] und zur Reparatur von [[Bohrinsel]]n eingesetzt.

Ein weiteres großes Feld der Telerobotik ist die Medizin. Vor allem in der [[Chirurgie]] werden [[Computerassistierte Chirurgie#Roboterunterstützte Chirurgie|roboterassistierte Systeme]] eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=P. P. Pott, H.-P. Scharf, M. L. R. Schwarz |Titel=Today’s State of the Art of surgical Robotics |Sammelwerk=Journal of Computer Aided Surgery |Band=10 |Nummer=2 |Datum=2005 |Seiten=101–132 |Sprache=en |PMID=16298921}}</ref>

Auch in der Verarbeitung [[Radioaktivität|radioaktiver]] Stoffe werden telerobotische Roboterarme eingesetzt.

== Quellen ==
=== Literatur ===
* {{Literatur |Hrsg=Manuel Ferre, Martin Buss, Rafael Aracil, Claudio Melchiorri, Carlos Balaguer |Titel=Advances in Telerobotics |Verlag=Springer |Ort=Berlin |Datum=2007 |ISBN=3-540-71363-8 |Online={{Google Buch|BuchID=xpvP60prpU8C|Linktext=online}}}}
* {{Literatur |Autor=Thomas B. Sheridan |Titel=Telerobotics, Automation, and Human Supervisory Control |Verlag=The MIT Press |Ort=Cambridge |Datum=1992 |ISBN=0-262-19316-7 |Online={{Google Buch|BuchID=eu41_M2Do9oC|Linktext=online}}}}
* {{Literatur |Autor=Ken Goldberg, Roger F. Malina, Denise Penrose |Titel=Robot in the Garden: Telerobotics and Telepistemology in the Age of the Internet |Verlag=The MIT Press |Ort=Cambridge |Datum=2001 |ISBN=0-262-57154-4 |Online={{Google Buch|BuchID=zHfdepm-VOUC|Linktext=online}}}}
* {{Literatur |Autor=Patrick Rößler |Titel=Telepräsente Bewegung und haptische Interaktion in ausgedehnten entfernten Umgebungen |Verlag=KIT Scientific Publishing |Ort=Karlsruhe |Datum=2009 |ISBN=978-3-86644-346-4}}

=== Weblinks ===
* {{Webarchiv | url= http://ranier.oact.hq.nasa.gov/telerobotics_page/telerobotics.shtm| archive-is= 20110408| text= ''NASA Space Telerobotics Program.'' }} März 1998. (englisch)

=== Einzelnachweise ===
<references />

[[Kategorie:Robotik]]
[[Kategorie:Elektronische Kommunikation]]

Telerobotik - Versionsgeschichte

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