Eine kurze Geschichte der Robotik – Moderne Roboter

Weiter geht die Reise in der Geschichte der Robotik zu den Formen der modernen Robotik

In den letzten 80 Jahren haben sich Roboter dank des enormen technologischen Fortschritts von einer futuristischen Utopie in einen festen Bestandteil der modernen Welt verwandelt. Welche Roboterarten es gibt, wie sie unterschieden werden und welchen unterschiedlichen Nutzen sie haben, stellen wir in dem Artikel vor.

Wie in Teil 1 (Anfänge bis zur Gegenwart der Robotik) des Artikels angekündigt, geht es nun weiter mit dem kurzen Ausflug in die Welt der Robotik.

Industrierobotik

Der momentan größte Anwendungsbereich der Robotik ist die Industrierobotik. Der erste moderne programmierbare „Manipulator“ wurde vom US-amerikanischen Erfinder George Devol 1954 zum Patent angemeldet. Er und sein Geschäftspartner Joseph Engelberger brachten dann 1960 den „Unimate“ den ersten hydraulisch betriebenen industriellen Roboterarm auf den Markt, der einige, auf einer Magnettrommel gespeicherte Befehle, durchführen konnte. Bereits ein Jahr später wurde diese Erfindung für besonders gefährliche Schweißarbeiten in einer Fertigungsstraße von General Motors eingesetzt und ebnete so den Weg für die vollautomatisierten Fertigungsstraßen, wie man sie heute aus vielen Industriebereichen kennt.

Industrieroboter sind klassischerweise an einem Platz fixiert, verfügen üblicherweise über eine (Greif)-Arm und sind auch nicht mit sehr viel „Intelligenz“ ausgestattet. Zwar können sie vielfältige Aufgaben durchführen, aber da sie durch die Unbeweglichkeit nur eine unveränderliche Umgebung haben, sind wenig bis keine Interaktion damit erforderlich. Sicherheitstechnisch sind solche Roboter-Arme baulich oder durch Lichtschranken oder Ähnliches abgeschirmt, da z.B. Menschen die sich den bewegenden Robotern nähern, nicht erkannt werden und erhebliche Verletzungsgefahr besteht.

Mobile Roboter

Die ersten mobilen Roboter, also Roboter, die sich in einer bestimmten Umgebung bewegen konnten, wenn auch ferngesteuert, wurden aber nur ein paar Jahre später, nämlich 1968, am MIT entwickelt.
Zwischen 1966 und 1972 wurde am Stanford Research Institute in den Vereinigten Staaten der Roboter „Shakey“ entwickelt, der durch eigene Aufgabenplanung einen festgelegten Befehl (das Schieben eines Blocks von einer Plattform) durchführte und somit als erster mobiler autonomer Roboter der Welt gilt. Die Kennzeichen für mobile autonome Roboter sind, dass diese sich in ihrer Umgebung selbständig bewegen und agieren können, wobei es verschiedene Abstufungen im Grad der Autonomie geben kann. Ein eigener Teilbereich der autonomen mobilen Robotik ist z.B. das Autonome Fahren, also die fahrerlose Teilnahme von Kraftfahrzeugen am Straßenverkehr. Die Aufgaben, die Autonomes Fahren als Use-Case bewältigen muss sind sehr speziell und komplex und daher nicht mit anderen Szenarien der autonomen mobilen Robotik zu vergleichen.

Autonome Transportsysteme – AGV

Eine Schnittmenge zwischen Industrierobotern und der mobilen autonomen Robotik stellen autonome Transportsysteme dar, auch AGVs (Automated Guided Vehicles) dar. Diese führerlosen Transportfahrzeuge verfügen über einen eigenen (Elektro)-Antrieb und werden im industriellen Umfeld als flexibler Ersatz für flächenintensive Förderbänder oder als intelligente Lösung in Lagerhallen verwendet. Die Navigation funktioniert dabei meist (teil) autonom.

Cobot Roboter

Im Gegensatz zu Industrierobotern, die wegen der kaum vorhandenen Interaktionsmöglichkeiten und der Geschwindigkeit sowie der Kraft mit der Aufgaben ausgeführt werden, für Menschen ein Verletzungsrisiko darstellen und mit Schutzbarrieren abgeschirmt werden, sind Cobots Roboter mit feiner Sensorik und vermindertem Verletzungsrisiko, die direkt mit dem Menschen zusammenarbeiten. Doch auch wenn diese Roboter-Software Kollisionsgefahr mit Personen oder Gegenständen erkennt und darauf reagieren kann (durch Reduktion der Geschwindigkeit bis hin zum Stehenbleiben), sind dennoch Sicherheitsmaßnahmen wie Not-Aus-Schalter oder eine Überwachung bzw. Fernsteuerung durch Menschen nötig.

Humanoide Roboter

Der uralten Idee vom menschenähnlichen Maschinenwesen kommen die sogenannten humanoiden Roboter am nächsten. In diesem Feld gilt Japan als der Vorreiter, da im Jahr 1973 der erste humanoide Roboter „Wabot 1“ an der Waseda-Universität Tokio präsentiert wurde und der Konzern Honda, eigentlich bekannt für Autos, im Jahr 1986 ein eigenes Forschungsprogramm für humanoide Roboter ins Leben rief. Die Entwicklung humanoider Roboter muss viele schwierige technische Herausforderungen leisten, angefangen durch die eigentlich eher instabile Fortbewegungsart auf zwei Beinen über die komplexen Abläufe bei der Verrichtung von Arbeiten mit zwei Armen und Händen bis hin zu ausgefeilten Reaktions- und Interaktionsmöglichkeiten mit der Umwelt. In der Forschung oder für Showzwecke ist es jedoch schon gelungen, humanoiden Robotern ganz erstaunliche Aktivitäten wie z.B. Rad fahren, Ball fangen und werfen, Getränke einschenken, oder Trompete spielen durchführen zu lassen. Im kommerziellen Sektor brachte Honda 2004 „ASIMO“ auf den Markt, der auch permanent weiterentwickelt wird, aber kein humanoider Roboter hat bis jetzt Marktreife oder große Verbreitung erlangt. Der Zweck humanoider Roboter ist meist der Einsatz als multifunktioneller Helfer für Menschen, z.B. im Haushalt oder als Entlastung für die Altenpflege. Dieses Vorhaben scheitert auch an der geringen sozialen Akzeptanz humanoider Roboter. Der große Vorteil humanoider Roboter wäre, dass diese sich in der für Menschen gemachten Umgebung (Häuser, Stufen, Straßenverkehr), durch die dem Menschen ähnlichen Maße und die vergleichbare Fortbewegungsart am leichtesten bewegen könnten ohne umfangreiche bauliche Adaptierungsmaßnahmen nötig zu machen.

Serviceroboter

Serviceroboter sind meist Cobots, also gesteuerte oder autonome Roboter, die in den unterschiedlichsten Lebensbereichen kooperierend mit dem Menschen eingesetzt werden, etwa in der Chirurgie, wo Roboter unterstützend für die sehr präzise Arbeit des Chirurgen oder der Chirurgin dienen. Erste Pilotprojekte zum Einsatz von Service-Robotern gibt es auch im eher traditionell orientierten Bereich der Landwirtschaft oder für Therapiezwecke für den menschlichen Bewegungsapparat.

Der Wissenschafts- und Technologiezweig der Robotik, also eigentlich eine umfassende Querschnittsdisziplin zwischen Technik und Naturwissenschaft hat die Menschheit in der Verwirklichung der Idee der Roboter schon weit gebracht. Durch das Zusammenspiel von Disziplinen wie Konstruktion, Mechatronik, Software-Engineering, Sensorik usw. wurden schon große Fortschritte erzielt.

Was bringt die Zukunft der Robotik?

Von vollkommen von menschlicher Steuerung unabhängigen „Maschinenmenschen“, wie sie uns in der Literatur und in Filmen gezeigt wurden, sind wir jedoch noch weit entfernt. Zwar bevölkern immer mehr „Serviceroboter“ wie Rasenmäherroboter oder Staubsaugerroboter unsere Haushalte und in einem Zeithorizont von 10 Jahren ist es möglich, dass unsere Straßen von autonomen Fahrzeugen benutzt werden. Doch die Komplexität der menschlichen Wahrnehmung, Fortbewegung und Reaktions- wie Interaktionsfähigkeit mit der Umwelt sind einzigartig und noch lange nicht zu hundert Prozent technisch nachbaubar.

Nichtsdestotrotz wird kein Unternehmen und kein Wirtschaftszweig in Zukunft auf Robotertechnologie verzichten können.

Autorin: Lena Sophie Franke

ARTI is developing software for autonomous mobile robots. Robust enough for real-world scenarios, indoor and outdoor, and suitable for different industrial fields. ARTI offers modular AI-kits as well as full turnkey products. Our customers can pick precisely the solution they need, either build a complete robotic system from scratch or improve existing products by adding artificial intelligence.
1 Kommentar
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