FLD-3 – Ein Faltcontroller für die Tiefsee

Eine einzelne Probe aus der Tiefsee kann bis zu 25.000 Euro kosten und zwölf Stunden dauern. Wird der Boden dabei aufgewirbelt, ist die Sicht für lange Zeit weg — der Roboterarm hat keine zweite Chance.

Handlungsraum

Für diese Aufgabe haben wir den FLD-3 entwickelt: einen Controller für die ferngesteuerte Probenentnahme mit einem Knickarmroboter, montiert an einem ROV in der Tiefsee. Andere Szenarien — ein Sortierroboter, ein Bauroboter, Vertical Farming — hatten wir vorher durchgespielt, aber keins hat uns wirklich gepackt. Die Tiefsee schon: Kein Mensch könnte den Druck dort überleben, ein Roboter ist keine Option, sondern die einzige Möglichkeit. Pilot:in und Arm-Operator:in sitzen dabei an Bord eines Schiffes — die gesamte Steuerung läuft über Kamera, ohne direktes Gefühl für Tiefe oder Widerstand.

Konzept

Unsere erste Idee war klassisch: zwei Joysticks, angelehnt an eine Drohnensteuerung. Funktionierte grundsätzlich, brauchte aber zwei Hände für die Armsteuerung.

Der Durchbruch kam über eine Yoshimura-Faltstruktur, mit der sich alle Bewegungsrichtungen in einem einzigen Bauteil vereinen lassen. Der entscheidende Moment: Als das Faltteil größer wurde, ließ es sich nicht mehr mit dem Finger bedienen — testweise steckten wir eine Pinnadel hinein, und plötzlich war die Steuerung unfassbar präzise. Daraus entstand die Idee, oben auf das Faltteil einen Joystick zu setzen.

Bedienkonzept

Rund um dieses eine Bedienelement haben wir dann das gesamte Konzept aufgebaut. Die dominante Hand übernimmt die komplette Armsteuerung samt Greifer — öffnen, schließen, drehen, alles sensibel genug, um Proben nicht zu zerstören. Die zweite Hand bedient zwei Sicherheitsfunktionen: ein Boxen-Preset, das den Arm auf Knopfdruck automatisch zur richtigen Kiste fährt und diese öffnet, und eine Bodenbeschränkung, die ein versehentliches Streifen des Bodens verhindert — sich aber deaktivieren lässt, wenn man gezielt etwas vom Boden sammeln will.

Technik

Auch technisch mussten wir umdenken: Der ursprünglich geplante Gyrosensor lieferte keine zuverlässigen Werte. Als kurz vor den User-Tests auch der Ersatz-Entfernungsmesser kaputtging, retteten wir uns mit einem Schiebepotentiometer — das funktionierte so gut, dass wir am Ende komplett auf Gyro verzichteten und stattdessen mit drei Potentiometern die exakte Lage im Raum berechnen.

User Testing

Im Usability-Testing mit fünf Personen zeigte sich: Die Grundbewegung war fast allen sofort klar – „Es war ziemlich einfach, das im Raum zu bewegen, man musste kaum überlegen”, sagte eine Testperson. Andere Details brauchten mehr Arbeit: Zwei Drehräder zur Greifersteuerung führten zu Verwechslungen, ein einzelner Trigger überzeugte dagegen eher. Die Bodenbeschränkung wurde von kaum jemandem erkannt, weshalb wir diese und die Griffgröße danach gezielt überarbeitet haben.

Ergebnis

Das Ergebnis ist eine Steuerung, die die komplette Bewegungsfreiheit eines Knickarms in einem einzigen, faltbaren Bauteil vereint.