Technische Unterstützungssysteme Robert Weidner • Tobias Redlich Jens P. Wulfsberg (Hrsg.) Technische Unterstützungssysteme Herausgeber Robert Weidner Laboratorium Fertigungstechnik Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Deutschland Jens P. Wulfsberg Laboratorium Fertigungstechnik Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Deutschland Tobias Redlich Laboratorium Fertigungstechnik Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Deutschland ISBN 978-3-662-48382-4 ISBN 978-3-662-48383-1 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-48383-1 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. 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Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Berlin Heidelberg ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com) Vorwort Der Gedanke, dass der Mensch auch in Zukunft durch Technik weder ersetzt werden kann noch ersetzt zu werden wünscht, ist Ausgangspunkt des vorliegenden Buches. Die Vorstellung von einer ausgewogenen Koexistenz von Mensch und Technik setzt in der Entwicklung von Technik eine Herangehensweise voraus, die sich an individuellen und gesellschaftlichen Bedarfen zugleich orientiert. Ingenieure können die damit verbundenen komplexen Herausforderungen aufgrund ihrer Fokussierung in ihrer eigenen Domäne nur schwer alleine bewältigen. Durch den Dialog und Kooperationen mit anderen Disziplinen sowie durch die Integration von Anwendern über alle Phasen des Entwicklungsprozesses hinweg könnte dieses Ziel jedoch erreicht werden. Nicht immer ist die größte, die kleinste, die leistungsstärkste oder die effizienteste Lösung auch die „Beste“. Wichtige Fragen, die mit diesem Buch aufgeworfen und diskutiert werden, sind daher: Welche Technik wollen die Menschen eigentlich und welche Wege und Formen der Entwicklung sollten verfolgt werden? Im Jahr 2014 haben wir daher die erste transdisziplinäre Konferenz „Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen“ ausgerichtet. Wissenschaftler, Praktiker und potentielle Nutzer aus verschiedenen Disziplinen und Branchen waren eingeladen, um gemeinsam die Grundlage für eine bedarfsorientierte Technikentwicklung zu schaffen und die Voraussetzungen gesellschaftlicher Akzeptanz von technischen Unterstützungssystemen zu diskutieren. In den Beiträgen dieses Buches kommt eine sich aus dieser Konferenz heraus formierende Community zu Wort, die sich nicht ohne weiteres einer einzelnen existierenden wissenschaftlichen Domäne zuordnen lässt. Unter den 110 Autoren finden sich neben Ingenieuren, Medizinern, Soziologen, Kulturwissenschaftlern und Rechtswissenschaftlern viele weitere Angehörige unterschiedlicher Disziplinen. Über den aktuellen Stand der Entwicklung von Unterstützungssystemen hinaus, beinhalten die Beiträge daher auch die Gegenüberstellung disziplinärer Zugänge, Perspektiven, Ansätze, Methoden und Technologien. Am Ende bleibt die Frage, welche Technik die Menschen wollen, weiter offen. Der Suche nach einer Antwort sollte ein transdisziplinärer Diskurs vorangestellt werden, ob eine solche Fragestellung, angesichts des Wertfreiheitspostulats in der Wissenschaft, überhaupt leitend sein darf. In anderen Wissenschaftsbereichen bilden normative Leitlinien, z.B. durch Ethikkommissionen, zumindest einen groben Werterahmen für die Forschung. Deshalb sollte gerade vor dem Hintergrund, dass komplexe Technik unser Leben zunehmend beeinflussen, aber kaum noch von einem einzelnen Menschen vollumfänglich begriffen werden können, die Frage gestellt werden dürfen: Benötigen wir zukünftig einen Technikkodex oder einen hippokratischen Eid für Ingenieure? Hamburg, im August 2015 R. Weidner T. Redlich J. P. Wulfsberg Inhaltsverzeichnis 1 Überblick............................................................................................................... 9 2 Grundlagen ......................................................................................................... 11 2.1 Technik, die die Menschen wollen .................................................................. 12 2.2 Was sollen wir wollen ..................................................................................... 19 2.3 Technikkritik aus Sicht der philosophischen Anthropologie ........................... 30 2.4 Hermeneutik der Mensch-Maschine-Schnittstelle ........................................... 43 2.5 The human in the loop – Konzeptualisierung hybrider Mensch-MaschineSysteme ........................................................................................................... 52 2.6 Grundlagen einer Theorie und Klassifikation technischer Unterstützung ....... 66 2.7 Rechtliche Herausforderungen bei der Entwicklung und Implementierung von Unterstützungssystemen ........................................................................... 90 2.8 Technische Unterstützungssysteme aus wirtschaftlichem Blickwinkel ......... 101 3 Methoden zur Entwicklung von Unterstützungssystemen ........................... 109 3.1 Soziologische Bedarfsanalyse für Technikentwicklung ................................ 110 3.2 Kompetenzorientierte Technikentwicklung ................................................... 119 3.3 Sozial nachhaltige Entwicklung technischer Unterstützungssysteme............ 129 3.4 Akzeptanzorientierte Technikentwicklung .................................................... 140 4 Ausgewählte Technologien .............................................................................. 147 4.1 Unterstützung des Menschen in der Arbeitswelt der Zukunft ....................... 148 4.2 Mensch-Roboter-Kollaboration ..................................................................... 159 4.3 Anthropomorphe (Unterstützungs)Systeme .................................................. 169 4.4 Modellierung und Simulation als Werkzeug für das Design von MenschMaschine-Systemen ....................................................................................... 178 5 Anwendungen ................................................................................................... 185 5.1 Aufstehhilfen ................................................................................................. 186 5.2 Autonomer Rollstuhl ..................................................................................... 188 5.3 Universell einsetzbares Computer-Eingabegerät ........................................... 190 5.4 Additiv gefertigte Handprothese.................................................................... 192 5.5 Bio-inspirierter Drei-Finger-Greifer mit Formgedächtnisaktorik .................. 194 5.6 Assistenzsysteme zur Therapie neuromuskulärer Störungen......................... 196 5.7 Medizinische Hilfsmittel zur Kompensation sensorischer Defizite ............... 198 5.8 Pflegeassistenz............................................................................................... 200 5.9 VATI-Online-Navigator ................................................................................ 202 5.10 Unterstützungssysteme im Operationssaal – Navigation und Robotik .......... 204 5.11 Assistenzsysteme für manuelle Industrieprozesse ......................................... 206 5.12 Intelligente Assistenzsysteme in der Gewebeproduktion .............................. 208 5.13 Arbeitstisch für die Fertigung und Montage .................................................. 210 5.14 Unterstützungssysteme für die Handhabung von Werkzeugen und Bauteilen ........................................................................................................ 212 5.15 Verteilte Augmented Reality-Assistenzsysteme ............................................ 214 5.16 Intelligente Wohnung .................................................................................... 216 5.17 Intelligente Zahnbürste .................................................................................. 218 5.18 Roboterhund mit kognitiven Fähigkeiten ...................................................... 220 5.19 Unterstützungssysteme im Rennrudern ......................................................... 222 Autorenliste .................................................................................................................. 225 Stichwortverzeichnis ................................................................................................... 231