Der Fluch der Kinematischen Singularität: Von Robotern, Kaffee und TK-Anlagen

Heute zur Abwechslung mal wieder ein längerer Eintrag. Manchmal hat man eben kurze Gedanken, manchmal längere. So ist das nunmal. Apropos Gedanken: Wer häufiger keine hat, sollte sich glücklich schätzen, weil das entspannt ungemein. So auch heute auf dem Weg zur Arbeit auf einem Autoaufkleber gelesen:

Of all the things I've lost,
I miss my mind the most.

(Aua. Das erklärt auch, warum der Aufkleber überhaupt aufgeklebt wurde;-)

Aber zurück zum Thema: Eigentlich wollte ich hier nur kurz davon berichten, wie ich mir wegen unserer neuen Telefonanlage beinahe die Schulter ausgerenkt habe, aber es geht auch umständlicher. Deshalb zuvor ein kleiner Exkurs in die Robotik zu den Kinematischen Singularitäten:

Exkurs: Spricht man im Zusammenhang mit Robotern von einer Kinematischen Singularität, dann meint man damit meist eine ganze Reihe unglücklicher Umstände. Ich versuche das mal eben aus meiner Erinnerung wiederzugeben. Natürlich alles ohne Gewähr auf fachliche Richtigkeit. Wen das nicht interessiert, der möge einfach bis zum Beispiel weiterspringen.

• Man spricht von einer kinematischen Singularität, wenn sich ein Greifarm am Rande seines durch die Mechanik begrenzten Aktionsraumes befindet und dadurch ein oder mehrere Freiheitsgrade in seiner Beweglichkeit verloren gehen.
• Für die Rückwärtskinemenatik bedeutet eine kinematische Singularität einen nicht ganz unwesentlichen mathematischen Problemfall: In diesem besonderen Fall ergeben sich nämlich in der Jakobimatrix lineare Abhängigkeiten, weswegen sich keine Determinante mehr bilden lässt und somit keine eindeutige Lösung möglich ist.
  
• Beim Durchfahren einer Kinematischen Singularität auf einer programmierten Bahn können im Bereich unmittelbar vor der Singularität theoretisch unendliche große Geschwindkeiten bzw. Beschleunigungen an den einzelnen Achsen auftreten. Dies würde keine Motorsteuerung der Welt mitmachen, weshalb dadurch entweder der Greifer aus der Bahn geraten oder die Steuerung wegen Überlast abschalten würde.
  

Alles davon ist ist irgendwie schlecht. In der Praxis versucht man deshalb Singularitäten zu meiden und umfährt diese nach Möglichkeit einfach. Um den Effekt einer Kinematischen Singularität zu erklären, möchte ich dies am Beispiel des menschlichen Armes verdeutlichen. Dazu sind keinerlei Vorkenntisse nötig. Es kann jeder mitmachen:

Beispiel: Man greife seine Kaffeetasse und halte sie in der Luft. Nun versuche man bei ausgestrecktem Arm, die Tasse immer schön über der Tastatur haltend, eine volle Umdrehung mit dem Bürostuhl zu unternehmen. Könnt Ihr das? Ich kann das jedenfalls nicht. Wenn ihr jetzt von Eurem Administrator gefragt werdet, wie der Kaffee in die Tastatur kommt, erklärt ihm das einfach mit der Kinematischen Singularität. Vielleicht zeigt er dann Verständnis.

So, warum erzähle ich das? Ganz einfach. Ich sah mich das erste mal im Leben bewusst mit einer solchen Singularität konfrontiert. Man möge sich anhand der obigen Ausführungen zu dem fachlichen Hintergrund bewusst machen, welche enormen Datenmengen aus alten Vorlesungen ein Informatikergehirn innerhalb einer Gedankensekunde durchfahren und welche Auswirkungen dies auf sein Handeln haben kann. Aber ich schweife wieder ab...

Das Kuddelmuddel auf dem Foto stellt die neue TK-Anlage im Elternhaus dar, an der auch unser Haus irgendwie mal günstig angeschlossen werden soll. Man möge sich erinnen, wir haben einen DECT-Repeater installiert und telefonieren legal über einen gemeinsamen Anschluss. Für Kenner dieser Materie: Es sich handelt sich bei der TK-Anlage um eine ältere auf eBay geschossene ISTEC Modular mit der Besonderheit, dass ein analoger Port defekt ist - toll. Mal von diesem Punkt und der Tatsache abgesehen, dass ich bei der Verdrahtung plötzlich jede Menge Drähte in der Hand hatte und nicht mehr so recht wusste, welcher Draht eigentlich noch zu welchem Apparat im Haus gehört, war soweit eigentlich alles easy. Für Informatiker vielleicht etwas zu diskrete Technik, aber das muss wohl auch sein....

Zurück zur Singularität: Zuletzt muss so eine Anlage auch "programmiert" werden (->Informatiker) - per PC und seriellem Kabel. Ergo musste dieses Kabel auch noch irgendwie von der Anlage an einem PC angeschlossen werden. Ein PC stand praktischerweise auch schon in unmittelbarer Nähe. Leider unter einem Tisch, völlig eingebaut und mit viel Krimskram zugestellt - sozusagen "wie einbetoniert". An ein Verrücken oder Rausziehen des PCs war deshalb kaum zu denken. Also durfte ich den Stecker blind hinten am PC einstecken, unter der Vorgabe, mir dabei nicht die Schulter auszukugeln. Stichwort: Kinematische Singularität. Nach mehreren Fehlversuchen, die Singularität zu "umfahren", die alle an mangelnden anatomischen Freiheitsgraden eines normal ausgebildeten menschlichen Armes und der üblichen Randbebauung unter einem Schreibtisch scheiterten, gelang schließlich doch das theoretisch unmögliche: Der Stecker war endlich drin. Hurra. Es sind die einfachen Dinge, die im Leben begeistern. Immerhin bin ich selbst das erste mal einer Singularität begegnet. Es geschieht ja nicht oft, dass einem aus Vorlesungen bekannte Dinge irgendwann tatsächlich begegnen. Die Robotiker unter den Lesern werden schon wissen, was ich damit meine. Alle anderen mögen es mir nachsehen.