Virtuelles Labor ist ganz real

Ferngesteuerter Roboter verbessert die Lehre. Internetfenster in Mechatroniklabor erlaubt das Arbeiten am wirklichen System

Innovationen sind ein wichtiger Teil der Arbeit von Hochschulen – schließlich gelten Forschungsergebnisse als wichtige Initialimpulse für zukünftige Produkte und Märkte, kurz: für Wirtschaftswachstum. Aber Innovationen sind nicht nur Resultat der Forschung, auch die Lehre der Hochschulen braucht die Kreativität ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Eine solche Innovation für den Ingenieurbereich stellte die Fachhochschule in diesem Sommer in Frankreich vor. In Annecy trafen sich Ende Juni / Anfang Juli rund 80 Professorinnen und Professoren des jungen Ingenieurfachs Mechatronik aus Europa, Asien und Amerika zum Workshop „Research & Education in Mechatronics“, REM 2005. Dort zeigte der Bochumer Prof. Dr. Rolf Biesenbach, wie mit Standardkomponenten aus dem IT-Bereich ein automationstechnisches Fernlabor entstehen kann, zu steuern von jedem Ort der Welt aus, der einen Internetanschluss besitzt.

Gleich von mehreren Computerarbeitsplätzen in Annecy konnten die Mechatronik-ExpertInnen dabei auf den Versuchsaufbau im Institut für IT-Automation in Bochum zugreifen und dort einen Industrieroboter steuern – und das mit dem vollen Funktionsumfang des Steuerungsprogramms des Roboters vor Ort bei nur minimaler Zeitverzögerung. Eine WebCam erlaubt dabei die Fernbeobachtung dessen, was im Labor tatsächlich geschieht.

Der Vorteil: Auch wenn sie nicht in der Hochschule sind, können Ingenieur-Studierende mit einer realen automationstechnischen Anlage praktische Erfahrungen sammeln. Die technischen Hard- und Software-Zutaten für dieses Internetfenster ins Labor sind dabei einfach. „Das Besondere an unserem Ansatz ist“, betont Prof. Biesenbach: „Wir verwenden Standardkomponenten und kombinieren diese auf ungewöhnliche Art: einen Industrieroboter mit Steuerung, einen kleinen Computer als Server, eine Webcam mit eigener Internet-Adresse, das WorldWideWeb, eine gängige Zugangssoftware und mit dem Windows XP Remote Desktop eine ohnehin vorhandene Komponente des Betriebssystems.“

Der Zugang auf den Steuerungsrechner erfolgt dabei über einen VPN-Server (Virtual Private Network). Dieses System erlaubt es, über das Internet direkt auf den Steuerungsrechner im Labor zuzugreifen, die Sicherheitseinrichtungen des Computernetzwerkes der Hochschule gewissermaßen zu untertunneln, – sie aber trotzdem wirksam bleiben zu lassen! Und durch das Remote Desktop ist ein unmittelbarer Zugriff auf den Steuerungsrechner des Roboters möglich, der den Bildschirm des PCs im Labor quasi in den Computer jenseits des Internets spiegelt.

Um das System für die Nutzer in Annecy exemplarisch nutzbar zu machen, hatte Diplomand Stephan Schasse (seine Diplomarbeit trägt entsprechend den Titel „Internetsteuerbare Roboterzelle“) als Anwendung eine Spieleanwendung mit dem Roboter eingerichtet und eine Java-Programmoberfläche erstellt, die die einzelnen Komponenten wieder zusammenfasst.

Mit der Entwicklung der „internetsteuerbaren Roboterzelle“ verfolgt Prof. Biesenbach ganz praktische Ziele. Denn mit dem Wintersemester 2005/06 beginnen die Praktika, die Studierende der Privaten FernFachhochschule Darmstadt in den Laboren der Bochumer FH machen. Da die FernFachhochschule die Laborversuche ihrer Elektrotechnik- und Mechatronik-Studierenden nicht selbst anbieten kann, werden sie in Bochum durchgeführt. „Es ist schon ein Vorteil für Studentinnen und Studenten, wenn sie sich mit den realen Möglichkeiten der Software bereits vorab vertraut machen können“, unterstreicht Prof. Biesenbach. „Learning by doing ist eben jeder noch so intensiven Arbeit mit Studienheften überlegen!“

Und noch etwas hat der Mechatronikprofessor mit seinem fernsteuerbaren Labor im Sinn: Die Nutzung von Standardkomponenten in neuen Zusammenhängen ist etwas, das Ingenieurinnen und Ingenieure auch später im Beruf immer wieder selbst praktizieren sollten. „Wenn ein Ingenieur bei Störungen an einer Fertigungsstraße eventuell gar nicht erst um die halbe Welt reisen muss, um den Fehler zu finden, dann spart das Geld und Zeit. Solche Wege zu finden zählt zu den besten Ingenieurtugenden!“