Leistungscharakteristika von ATM-Netzen für ... - Torsten E. Neck

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4 Konzept eines Telepräsenzsystemes auf Basis eines konventionellen Rechnernetzes 4.1 DISTEL — ein prototypisches Telepräsenzsystem im industrietechnischen Maßstab Mit DISTEL, dem digitalen Steuerungssystem für Telemanipulatoren, wurde 1990 im Kernforschungszentrum Karlsruhe ein erstes System im Sinne zuvor beschriebener Architektur in Betrieb genommen. Abbildung 4.1: Komponenten des Telepräsenzsystemes DISTEL DISTEL besteht aus zwei getrennten funktionalen Gruppen, dem eigentlichen Telemanipulator-System und einem Beobachtungssystem. Jede dieser Gruppen hat wiederum zwei Komponenten, die Eingabe-/Bedienseite bzw. Anzeigeseite und die Effektoren-Seite/Seite der Arbeitseinheit bzw. Kameraseite, wovon erstere in Raum 002A des Institutsgebäudes 445 und letztere im handhabungstechnischen Laborgebäude 691 auf dem Gelände des Forschungszentrums untergebracht sind. Die Verbindung beider Seiten wird über ein 1,3 km langes 12adriges Glasfaserkabel hergestellt, das über Lichtwellenleiter- Interfaces (LWL in 3Abbildung 4.1) ein Signalübertragungssystem in Puls Code Modulation (PCM) realisiert. Hierbei werden für die Steuerung des Telemanipulator-Systems fünf Adern Stand: 18.02.2008, 13:44:17
50 KONZEPT EINES TELEPRÄSENZSYSTEMES AUF BASIS EINES KONVENTIONELLEN RECHNERNETZES des Glasfaserkabels verwendet, für die Audio/Video-Übertragung des Beobachtungssystemes weitere fünf Adern, die beiden verbleibenden Adern dienen zur Übertragung acht gemultiplexter V.24-Kanäle für die Steuerung des Beobachtungssystemes und die Fernschaltung der Energieversorgungen (EFE in 3Abbildung 4.1) /BrSc90/. Die Komponenten der beiden funktionalen Gruppen sind in 3Abbildung 4.1 schematisch dargestellt. Bei dem Telemanipulator-System handelt es sich um einen kraftreflektierenden Arbeitsarm mit EMSM-2-Elektromechanik 222 . Der Bediener hat als Eingabe dabei in Form eines Pistolengriffes mit Zustimmungstaste 223 die gleiche Kinematik wie am Arbeitsarm, mit Ausnahme der reflektierten Kräfte, die bei der Einspielung in den Bedienarm verstärkt oder abgeschwächt werden können. Gleiche Kinematik bedeutet hierbei, daß für einen Roboterarm ein spezifischer Bedienarm zur Verfügung gestellt werden muß, der es ermöglicht, die Steuerung des Roboterarmes über Achs-Lage-Sollwerte korrespondierender Gelenke direkt vorzunehmen. Am Arbeitsarm ist eine Unterarm-Videokamera angebracht, die aus dem Blickwinkel des Arbeitsarmes eine Einsicht in die manipulierte Szene liefert (sie ist in der symbolischen Darstellung in 3Abbildung 4.1 nicht eingezeichnet). Die Szene mit dem Arbeitsarm ist jedoch auch durch eine an einem separat steuerbaren Schwenk-Neige-Kopf untergebrachte Video- Kamera zusammen mit dem Arbeitsarm einzusehen. Dieser Schwenk-Neige-Kopf kann über eine sogenannte Tracking-Funktion automatisch den Arbeitsarm verfolgen. Die übertragenen Video-Daten sind farbig dreidimensional und ermöglichen so eine realistische optische Einschätzung der Szene. Wie durch die Symbolik in 3Abbildung 4.1 angedeutet, liegt hier aus der Sicht des Telematikers noch kein integriertes System vor: Während die Komponenten der Telemanipulator-Steuerung zwar in Multibus-Rechnern integriert sind, stellen die Komponenten der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) zur Bedienung des Beobachtungssystems mehr oder weniger unabhängige Einzelsysteme dar, deren Zusammenwirken auf der räumlichen Nähe der Endgeräte beruht. Selbst die Steuerungs-Komponenten des Beobachtungssystemes, Video/Audio-Elektronik, Objektiv-Steuerung und Steuerung des Schwenk-Neige- Kopfes, die zwar in einem gemeinsamen Gehäuse, dem sogenannten AMK-Schrank, untergebracht sind, arbeiten unabhängig voneinander. Die Audio/Video-Signale selbst werden noch analog übertragen. Wesentliche integrierende Komponente des DISTEL-Systemes ist das als Übertragungsmedium eingesetzte Glasfaserkabel, wobei jedoch die einzelnen Adern wiederum unabhängig voneinander genutzt werden. 22 23 Beschrieben in: G. W. Köhler, M. Salaske. Elektrischer Master-Slave-Manipulator EMSM-2b. In: Robotersysteme 4 (1988), S. 188–192. Die Zustimmungstaste, umgangssprachlich auch als Totmann-Schalter bezeichnet, dient der Betriebssicherheit des Systems, indem sie sicherstellt, daß die Motoren an der Arbeitseinheit nur dann angesteuert werden, wenn und solange tatsächlich eine Vorgabe am Master-Arm durch den Bediener vorliegt. Die umgangssprachliche Bezeichnung stammt aus dem Eisenbahnbetrieb, wo ein Totmann-Schalter vom Zugführer turnusmäßig betätigt werden muß, um zu verhindern, daß eine Notbremsung des Zuges ausgelöst wird. Ermittlung der Leistungscharakteristika ATM-basierter Inhouse-Netzwerkinstallationen
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