Technische Unterstützungssysteme (eBook)

Dr.-Ing. Robert Weidner ist an der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg im Laboratorium Fertigungstechnik als Nachwuchsgruppenleiter und Gruppenleiter Robotik und Automatisierung tätig.Dr.-Ing. Tobias Redlich ist ebenfalls an der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg im Laboratorium Fertigungstechnik als Oberingenieur und Gruppenleiter Wertschöpfungssystematik tätig. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens P. Wulfsberg ist Leiter des Laboratoriums Fertigungstechnik an der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 6
1 Überblick 8
2 Grundlagen 9
2.1 Technik, die die Menschen wollen – Unterstützungs-systeme für Beruf und Alltag – Definition, Konzept und Einordnung 10
2.1.1 Einleitung 10
2.1.2 Ausgangssituation 10
2.1.3 Aktuelle Ansätze und Systeme aus dem Stand der Technik Berufsleben 11
2.1.4 Handlungsbedarf und Forschungsfragen 13
2.1.5 Unterstützungssysteme der Zukunft 14
2.1.6 Zusammenfassung und Ausblick 15
2.2 Was sollen wir wollen – Möglichkeiten und Grenzen der bedarfsorientierten Technikentwicklung 17
2.2.1 Einleitung 17
2.2.2 Konkrete Herausforderungen bei der Unterstützung von Menschen mit De-menz 19
2.2.3 Pflegenetzwerke in der ambulanten Pflege von Menschen mit Demenz 19
2.2.4 Mobilitätsunterstützung für Menschen mit Demenz im Heim 21
2.2.5 Methodische Vorgehensweise 22
2.2.6 Bedarfserhebung der Pflegenetzwerke in der ambulanten Pflege 22
2.2.7 Bedarfserhebung zur Mobilität von Menschen mit Demenz in Heimen 23
2.2.8 Erste Erkenntnisse 24
Literatur 26
2.3 Technikkritik aus Sicht der philosophischen Anthropologie 28
2.3.1 Einleitung 28
2.3.2 Die Emanzipation des Menschen vom Körper 29
2.3.3 Die Emanzipation des Menschen vom Geist 32
2.3.4 Die Emanzipation des Menschen von menschlichen Praktiken 34
2.3.5 Schluss 37
Literatur und Anmerkungen 38
2.4 Hermeneutik der Mensch-Maschine-Schnittstelle 41
2.4.1 Inter-Face – Zur Problematik des Zwischengesichts 41
2.4.2 Eine theoretische Betrachtung des Interface 42
2.4.3 Bestmögliche Gestaltung von Schnittstellen 45
2.4.4 Janus und Hermes als Aktanten des Medialen 47
Literatur 48
2.5 The human in the loop – Konzeptualisierung hybrider Mensch-Maschine-Systeme 50
2.5.1 Einleitung 50
2.5.2 Zur Evolution von Maschinen und Mensch-Werkzeug-Interaktion 51
2.5.3 Konzeptueller Rahmen und begriffliche Bestimmung hybrider Mensch-Ma-schineSysteme 53
2.5.4 Hybride Mensch-Maschine Systeme als aufgabenzentrierte, verteilte, physio-kognitive Systeme 57
2.5.5 Fazit und Ausblick 60
Literatur 61
2.6 Grundlagen einer Theorie und Klassifikation technischer Unterstützung 64
2.6.1 Einleitung: Die Heterogenität von Unterstützung 64
2.6.2 Zwei Herausforderungen: Interaktionsmuster und Einbettung 65
2.6.3 Ansatz: Interdisziplinarität und Beobachter 66
2.6.4 Ziel: Orientierung für technische Designentscheidungen 68
2.6.5 Das Dual „Aktivität-Unterstützung“ als Untersuchungseinheit 69
2.6.6 Die Bestimmung von Relationen in Aktivitäts-Unterstützungs-Einheiten 74
2.6.7 Unterstützungssysteme vs. Substitution 78
2.6.8 Eine Klassifikation exemplarischer Fälle 81
2.6.9 Fazit 83
2.6.10 Zusammenfassung 84
Literatur 84
2.7 Rechtliche Herausforderungen bei der Entwicklung und Implementierung von Unterstützungssystemen 88
2.7.1 Verfassungsrechtliche Dimension 88
2.7.2 Datenverwaltung und Datenschutz 89
2.7.3 Produkt- und Gerätesicherheitsrecht 92
2.7.4 Arbeitsschutz 93
2.7.5 Betriebliche Mitbestimmung 95
Literatur und Anmerkungen 96
2.8 Technische Unterstützungssysteme aus wirtschaftlichem Blickwinkel 99
2.8.1 Veränderte Rahmenbedingungen durch gesellschaftlichen Wandel 99
2.8.2 Lösungsansätze durch technische Unterstützungssysteme Arbeitsmarktentwicklung unter Berücksichtigung der Berufsunfähigkeit 100
2.8.3 Volkswirtschaftliche Auswirkungen technischer Unterstützungssysteme 103
2.8.4 Zusammenfassung und Ausblick 105
Literatur 106
3 Methoden zur Entwicklung von Unterstützungssystemen 107
3.1 Soziologische Bedarfsanalyse für Technikentwicklung 108
3.1.1 Einleitung 108
3.1.2 Konzeptueller, soziologischer Rahmen 109
3.1.3 Methodisches Vorgehen 112
3.1.4 Fazit 116
Literatur 116
3.2 Kompetenzorientierte Technikentwicklung 117
3.2.1 Einleitung 117
3.2.2 Berücksichtigung des Nutzers in der Produktentwicklung – Stand der Technik 118
3.2.3 Methoden der Akzeptanzforschung 119
3.2.4 Methoden der Nutzerpartizipation 119
3.2.5 Modellansatz zur ganzheitlichen Menschbeschreibung für die Produktentwicklung 121
3.2.6 Ganzheitliches Modell zur Menschbeschreibung 121
3.2.7 Definition der Einflussfaktoren auf das Modell zur Menschbeschreibung 121
3.2.8 Nutzung der ganzheitlichen Menschbeschreibung 124
3.2.9 Zusammenfassung und Ausblick 125
Literatur 126
3.3 Sozial nachhaltige Entwicklung technischer Unterstützungssysteme 127
3.3.1 Einleitung 127
3.3.2 Einführende Bemerkungen zur Interdependenz zwischen Technik, Mensch und Gesellschaft 127
3.3.3 Ableitung von Anforderungen für eine sozial nachhaltige Technikentwicklung 128
3.3.4 Ansätze und Herausforderungen einer partizipativen Technologieentwicklung 130
3.3.5 Ein transdisziplinärer, partizipativ-konstruktivistischer Ansatz 131
3.3.6 Umsetzung des Ansatzes im Rahmen einer transdisziplinären Konferenz 132
3.3.7 Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick 135
Literatur 136
3.4 Akzeptanzorientierte Technikentwicklung 138
3.4.1 Akzeptanzforschung in der Technikentwicklung 138
3.4.2 UTAUT als Modell zur Vorhersage von Technikakzeptanz 139
3.4.3 Anwenderorientierung 140
3.4.4 Fazit 143
Literatur 143
4 Ausgewählte Technologien 145
4.1 Unterstützung des Menschen in der Arbeitswelt der Zukunft 146
4.1.1 Einleitung und Motivation 146
4.1.2 Vorstellung der Systeme Körpergetragene Hebehilfe 147
4.1.3 Diskussion und Ausblick 153
Literatur 154
4.2 Mensch-Roboter-Kollaboration 157
4.2.1 Einleitung 157
4.2.2 Disziplinen der Mensch-Roboter-Kollaboration 158
4.2.3 Grundlagen für die Mensch-Roboter-Kollaboration 159
4.2.4 Assistenzsysteme für die industrielle Produktion 161
4.2.5 Technische Unterstützungssysteme in der Rehabilitationsrobotik 163
4.2.6 Zusammenfassung und Ausblick 165
Literatur 166
4.3 Anthropomorphe (Unterstützungs)Systeme 167
4.3.1 Einleitung 167
4.3.2 Anthropomorphismus als Gestaltungsgrundlage in der Industrie 168
4.3.3 Methodik 170
4.3.4 Ergebnisse 171
4.3.5 Zusammenfassung und Ausblick 174
Literatur 175
4.4 Modellierung und Simulation als Werkzeug für das Design von Mensch-Maschine-Systemen 176
4.4.1 Einführung 176
4.4.2 Der Mensch als virtuelles Abbild 176
4.4.3 Die Interaktion von Mensch und Maschine 178
4.4.4 Ausgewählte Beispiele technischer Innovation durch Menschmodelle 179
4.4.5 Fazit 181
Literatur 181
5 Anwendungen 183
5.1 Aufstehhilfen 184
5.2 Autonomer Rollstuhl 186
5.3 Universell einsetzbares Computer-Eingabegerät 188
5.4 Additiv gefertigte Handprothese 190
5.5 Bio-inspirierter Drei-Finger-Greifer mit Formgedächt-nisaktorik 192
5.6 Assistenzsysteme zur Therapie neuromuskulärer Störungen 194
5.7 Medizinische Hilfsmittel zur Kompensation sensorischer Defizite 196
5.8 Pflegeassistenz 198
5.9 VATI-Online-Navigator 200
5.10 Unterstützungssysteme im Operationssaal – Navigation und Robotik 202
5.11 Assistenzsysteme für manuelle Industrieprozesse 204
5.12 Intelligente Assistenzsysteme in der Gewebeproduktion 206
5.13 Arbeitstisch für die Fertigung und Montage 208
5.14 Unterstützungssysteme für die Handhabung von Werkzeugen und Bauteilen 210
5.15 Verteilte Augmented Reality-Assistenzsysteme 212
5.16 Intelligente Wohnung 214
5.17 Intelligente Zahnbürste 216
5.18 Roboterhund mit kognitiven Fähigkeiten 218
5.19 Unterstützungssysteme im Rennrudern 220
Erratum 222
Autorenliste 223
Stichwortverzeichnis 229