Industrie Lexikon

Robotik

Die Robotik befasst sich mit der Steuerung und Entwicklung von Robotern und umfasst Teilgebiete der Informatik (insbesondere der Künstlichen Intelligenz), der Elektrotechnik und des Maschinenbaus. Ziel der Robotik ist es durch Programmierung ein gesteuertes Zusammenarbeiten der Roboter-Elektronik und Roboter-Mechanik herzustellen.

Die Japan Industrial Robot Association (JIRA) unterscheidet folgende Roboter- klassen:
Manual Manipulator: Handhabungsgerät, das kein Programm hat, sondern direkt
vom Bediener geführt wird.
Fixed Sequence Robot: Handhabungsgerät, das wiederholt nach einem kon-
stanten Bewegungsmuster arbeitet. Das Ändern des Bewegungsmusters ist
relativ aufwendig.
Variable Sequence Robot: Handhabungsgerät, wie vorher beschrieben, jedoch
mit der Möglichkeit, den Bewegungsablauf schnell und problemlos zu ändern.
Playback Robot: Der Bewegungsablauf wird diesem Gerät einmal durch den
Bediener vorgeführt und dabei im Programmspeicher gespeichert. Mit der im
Speicher enthaltenen Information kann der Bewegungsablauf beliebig wiederholt
werden.
Numerical Control Robot: Dieses Handhabungsgerät arbeitet ähnlich wie ein NC
-gesteuerte Maschine. Die Information über den Bewegungsablauf wird dem
Gerät über Taster, Schalter oder Datenträger zahlenmäßig eingegeben.
Intelligent Robot: Diese höchste Roboterklasse ist für Geräte gedacht, die über
verschiedene Sensoren verfügen und damit in der Lage sind, den Programmab
-lauf selbsttätig den Veränderungen des Werkstücks und der Umwelt anzupassen

Bereits in der Antike wurden erste Versuche mit Automaten durchgeführt. Bekannt sind etwa automatische Theater und Musikmaschinen erdacht durch Heron von Alexandria, oder die fliegende Taube von Archytas von Tarent.

Mit dem Niedergang der antiken Kulturen verschwanden temporär auch die wissenschaftlichen Erkenntnisse dieser Zeit. Erst nach dem Mittelalter erhielten technische Erfindungen und Wissenschaften wieder einen höheren Stellenwert. So sind Aufzeichnungen und Skizzen Leonardo da Vincis aus dem 15. Jahrhundert über Androiden bekannt. Natürlich reichte der technische Kenntnisstand der damaligen Zeit noch nicht aus, um derartige Pläne auch zu realisieren.

Um 1740 konstruierte und erbaute Jacques de Vaucanson bereits einen flötenspielende Automaten, eine automatische Ente, sowie den ersten program- mierbaren vollautomatischen Webstuhl. In der Literatur wird letzteres Verdienst oft auch Joseph-Marie Jacquard um 1805 zugeschrieben.

Ende des 19. Jahrhunderts wurden in diesem Bereich besondere Anstrengungen im Militärwesen unternommen (fernbedienbare Boote, Torpedosteuerungen). Der Schriftsteller Jules Verne schreibt eine Geschichte über eine Menschmaschine.

1920 führte der Schriftsteller Karel Čapek den Begiff Roboter für einen Androiden ein.

Nach Ende des 2. Weltkrieges erfuhr der Bereich der Robotik rasante Fortschritte. Ausschlaggebend dafür waren sicherlich auch die Erfindung des Transistors um 1947 in den Bell Laboratories, integrierte Schaltkreise und in weiterer Folge die Entwicklung leistbarer, leistungsstarker und standfester Computer.

Ab ca. 1955 kamen erste NC-Maschinen auf den Markt.

1954 meldet George C. Devol in den USA ein Patent für einen programmierbaren Manipulator an, dieses Datum gilt als Geburtsstunde für die Entwicklung von Industrierobotern. Devol war auch Mitbegründer der Firma Unimation, die 1960 den ersten hydraulisch betriebenen Industrieroboter vorstellte.

1968 wird am MIT der erste mobile Roboter entwickelt.

In Deutschland wurde die Robotertechnik erst ab Anfang der 1970er Jahre produktiv eingesetzt.

Um 1970 wurde auch der erste autonome mobile Roboter Shakey (der Zittrige) am Stanford Research Institute entwickelt.

Im Jahr 1973 wurde an der Waseda Universität Tokio die Entwicklung des humanoiden Roboters Wabot 1 gestartet.

1974 wurde der erste vollständig elektrisch angetriebene Roboter (IRb6) von ASEA vorgestellt und eingeführt.

Im Jahre 1986 startete Honda das Humanoid Robot Research and Development Program. Ergebnis waren die humanoiden Roboterversionen P1 bis P3. Eine Weiterentwicklung stellte Honda 2001 in Form des humanoiden Roboter ASIMO vor.

1997 landete der erste mobile Roboter auf dem Mars (Sojourner).

Auch die Spielzeugindustrie hat sich der Robotik nicht verschlossen. Aktuelle Beispiele für derartige Erzeugnisse sind Lego Mindstorms oder der Roboterhund Aibo der Fa. Sony.

Roboter heute
Die so genannte Robotik ist eine wissenschaftliche Disziplin, die sich mit Entwicklung und Steuerung von Industrieroboter und Serviceroboter, zum Beispiel durch Mustererkennung, beschäftigt. Außerdem werden auch alternative Techniken zum Rad als Fortbewegungsmittel in der menschlichen Umgebung erforscht, wie z. B. das Gehen auf sechs, vier, zwei oder auch einem Bein. Während Industrieroboter in auf Sie angepassten Umgebung meist handwerkliche oder handhabungs Aufgaben erledigen, sollen derartige Serviceroboter Dienstleistungen für und am Menschen erbringen. Dazu müssen sie sich in der menschlichen Umgebung bewegen und zurecht finden können, was Gegenstand wissenschaftlicher Forschung ist.

Wie ein Spiel anmutend, aber mit ernsthafter wissenschaftlicher Forschung als Hintergrund sind Roboter-Fußballspiele zwischen Mannschaften gleichartiger Roboter. Ziel der Forscher ist es bis 2050 eine Fußballmannschaft aus autonomen zweibeinigen Robotern zu entwickeln, die gegen den Fußball-Weltmeister antreten kann.

Industrieroboter werden meist in für den Menschen zu gefährlichen oder unzumutbaren Umgebungen eingesetzt. Moderne Roboter erledigen heute stupide Fließbandarbeit schneller und wesentlich genauer als ein Mensch und können ihn in immer mehr Bereichen ersetzen (Automatisierung). Autos werden heutzutage mit starker Beteiligung von Robotern gebaut, und auch ein moderner Mikroprozessor wäre ohne einen Roboter nicht mehr herstellbar. Serviceroboter werden seit einiger Zeit eingesetzt um den Menschen den Alltag zu erleichtern oder um sie zu unterhalten, wie z. B. der Robosapien. Es gibt bereits Haushalts-Roboter, die in der Lage sind, Staub zu saugen, den Boden zu wischen oder den Rasen zu mähen. Sie sind zwar nur auf eine einzige Aufgabe spezialisiert, können diese aber relativ autonom durchführen. Forschungsroboter erkunden unter anderem ferne Planeten oder Katastrophengebiete und dringen in Vulkane oder Abwasserrohre vor. Utopien von Robotern, die uns die Arbeit abnehmen, scheinen langsam Realität zu werden.

Bisher noch reine Spekulation sind jedoch winzige Nanoroboter, die sich im Blutkreislauf bewegen können. Jedoch sind auch sonst in der Medizin Roboter auf dem Vormarsch und führen bereits Operationen durch oder verrichten einfache Tätigkeiten in Krankenhäusern.

Erste Unterhaltungsroboter wie der Roboter-Hund Aibo von Sony sind ein Schritt zum elektronischen Haustier. Neben Aibo gibt es weitere Roboterprodukte der Spielzeug- und Unterhaltungsindustrie, die mit einem Computer in einer meist einfachen Sprache programmiert werden können, um zum Beispiel einer Lichtquelle oder einem Strich auf dem Boden zu folgen oder farbige Bauklötze zu sortieren.

Eine weitere Hobbyrichtung ist der Eigenbau von Robotern. Dies kann unterstützt durch Roboterbausätze erfolgen oder aber nach freier Fantasie. Viele fasziniert z. B. der Bau von „Kampfrobotern“, die ferngesteuert mit martialischen Waffen einander zu zerstören versuchen. Da diese Maschinen ferngesteuert werden und keine nennenswerte eigene Intelligenz besitzen, handelt es sich dabei bisher nicht um Roboter im eigentlichen Wortsinn.

Roboter sind auch ein beliebter Gegenstand in der Science-Fiction. Dort gibt es menschenartige Roboter, die oft über künstliche Intelligenz verfügen. Sind sie auch noch reine Fiktion, so prägen Isaac Asimovs Robotergesetze durchaus schon das Denken über Roboter.

Eine zusätzliche, bereits in sehr einfacher Form realisierte Variation des Roboters ist der Cyborg als Verschmelzung von Roboter-Technologie mit der menschlichen Anatomie. Androiden – künstliche menschenähnliche Wesen – können Roboter sein, Roboter müssen aber nicht unbedingt Androiden sein. Ein erster weit entwickelter Ansatz ist der Roboter ASIMO der Firma Honda.