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Sensortechnik

Eine Manschette, die warnt

| Redakteur: Jan Vollmuth

Sie sieht aus wie ein Pulswärmer: Aber die an der TU Berlin entwickelte Manschette wärmt nicht. Sie warnt. Ausgestattet mit LEDs, einem Lautsprecher und einem Vibrationselement soll sie Techniker bei Wartungsarbeiten unterstützen und Fehler anzeigen.

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Dieser Prototyp einer Warnmanschette wurde an der TU Berlin entwickelt. Die Warnmanschette soll helfen, Fehler bei der Wartung von Maschinen anzuzeigen.
Dieser Prototyp einer Warnmanschette wurde an der TU Berlin entwickelt. Die Warnmanschette soll helfen, Fehler bei der Wartung von Maschinen anzuzeigen.
(Bild: TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Leuchten die LEDs auf, ist ein Piepen zu hören oder beginnt die Manschette zu vibrieren, wird dem Techniker signalisiert, dass bei diesem Arbeitsschritt gerade besondere Aufmerksamkeit geboten ist oder ihm soeben ein Fehler unterläuft.

Entwickelt wird die Warnmanschette von Ulrike Schmuntzsch am TU-Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Matthias Rötting. Ihre Forschungen zur „Nutzerunterstützung durch die Integration von handlungsspezifischen Warnungen und Anleitungen“ sind Teil des Sonderforschungsbereichs/Transregio 29 „Engineering hybrider Leistungsbündel - Dynamische Wechselwirkungen von Sach- und Dienstleistungen in der Produktion“, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Die TU Berlin ist Sprecherhochschule.

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Unterstützung bei Wartungsarbeiten

Der Techniker soll bei Wartungsarbeiten auf zwei Wegen unterstützt werden. Einmal durch Warnungen, die unmittelbar auf eine Handlung folgen, und durch Anleitungen über ein Instruktionsvideo, das ebenfalls innerhalb des Projektes erstellt worden ist.

Das Warn- und Anleitungssystem der Manschette, das auf einer eigens dafür entwickelten Softwarearchitektur basiert, besteht aus drei Komponenten: der Art der Warnmeldung (Information, Hinweis, Warnung), der Art des Signals (akustisch, haptisch, visuell) und der Intensität des Signals (schwach, mittel, stark). Bei der Art der Warnmeldung ist das Instruktionsvideo hinterlegt. „In diesem Video wird ein kompletter Wartungsprozess schrittweise von ANASTASIA, einem animierten Charakter, erklärt und vorgeführt“, so Schmuntzsch. ANASTASIA steht für animated assistant for tasks in industrial applications.

Die Warnung ist an die Handlung gekoppelt

Warnsysteme sind nicht neu, aber meist in die Maschine integriert. Das Innovative der Manschette besteht darin, dass die Warnung unmittelbar an die Handlung gekoppelt ist. Von daher weiß der Techniker sofort, dass ihm soeben ein Fehler unterläuft und kann schnell und zielgerichtet reagieren. „Nicht überlegen zu müssen, wer den Fehler verursacht hat, kann schon hilfreich sein und Reaktionszeiten verkürzen“, sagt Ulrike Schmuntzsch. Außerdem erfolgt die Fehlermeldung nicht wie herkömmlicherweise nur über visuelle und/oder akustische Signale, sondern auch über die Haptik.

Ob ein solche Warnmanschette an der Schnittstelle von Mensch-Maschine-Systemen gebrauchstauglich ist und wie ein solches Warnsystem gestaltet sein muss, damit es hilfreich ist und nicht etwa stört, wird nun am Fachgebiet getestet. Viele Fragen sind zu klären: Welche Signale sind geeignet, welche Art von Meldungen anzuzeigen? Ist es sicherer, einen Fehler immer über alle drei Sinneskanäle anzuzeigen, also visuell, akustisch und haptisch, oder sollte ein Hinweis oder eine Information anders signalisiert werden als ein lebensgefährlicher Fehler? Wie kann verhindert werden, dass der Techniker durch die Signale erschrickt beziehungsweise gestresst wird? Auch soll das Warnsystem nicht die Aufmerksamkeit des Operateurs verringern und den Eindruck vermitteln, dass ihm Verantwortung abgenommen wird.

Vom Warnhandschuh zur Manschette

„Erste Erkenntnisse über die Gebrauchstauglichkeit haben wir aus den Tests, in denen das Wartungsszenario `Wechsel einer Spindel an einer Mikrofräsmaschine‘ durchgespielt wird, bereits gewonnen“, so Ulrike Schmuntzsch. Bei diesen Tests war der Prototyp allerdings noch ein Warnhandschuh. Auf große Zustimmung stießen bei den Versuchspersonen die taktilen Signale. Moniert haben sie dagegen, dass der Handschuh die Bewegungsfreiheit der Finger einschränkt. Auch die in eine Box ausgelagerte Technik wie Akkus, die am Oberarm befestigt wird und über Drähte mit dem Handschuh verbunden ist, wurde als störend empfunden.

Diese Hinweise aus der ersten Testreihe sind in die Weiterentwicklung des Warnsystems eingeflossen. Aus dem Handschuh wurde besagte Manschette, in der die gesamte Technik integriert ist. Drähte gibt es nicht mehr. Derzeit laufen Testreihen, in denen die Manschette mit dem Handschuh verglichen wird.

Auf dem „IFAC/IFIP/IFORS/IEA Symposium on Analysis, Design and Evaluation of Human-Machine Systems“ im Sommer 2013, einer im dreijährigen Rhythmus stattfindenden internationalen und interdisziplinären Konferenz, an der Wissenschaftler und Praktiker aus verschiedenen Bereichen wie zum Beispiel der industriellen Produktion teilnehmen, wurde die Forschung zum Warnhandschuh der TU-Wissenschaftler mit dem European Best Paper Award ausgezeichnet. (jv)

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