Robotik

Robotik, besser bekannt als „Robotertechnik“, versucht, das Konzept der Interaktion mit der physischen Welt auf die Prinzipien der Informationstechnik sowie auf eine technisch machbare Kinetik zu reduzieren. Diese beiden Konzepte vereinen sich in der Entität, die der Begriff „Roboter“ beschreibt. Sie setzt die Interaktion mit der physischen Welt auf Basis von Sensoren, Aktoren und Informationsverarbeitung um. Der Kernbereich der Robotik, die Entwicklung und Steuerung, umfasst Teilgebiete der Informatik, der Elektrotechnik und des Maschinenbaus und hat das Ziel, durch Programmierung ein gesteuertes Zusammenarbeiten der Roboter-Elektronik und Roboter-Mechanik.

Geschichte - Robotik früher

Erste Versuche mit Automaten gab es bereits in der Antike, wie beispielsweise Musikmaschinen, automatische Theater oder die fliegende Taube von Archytas von Tarent. Mit dem Ende der antiken Kulturen waren auch für lange Zeit die wissenschaftlichen Erkenntnisse dieser Zeit verschwunden. Erst um 1205 verfasste der Ingenieur und Autor Al-Dschazari das „Buch des Wissens von sinnreichen mechanischen Vorrichtungen“, ein Buch über mechanische Apparaturen. Selbst Leonardo da Vinci soll von diesem Werk über klassische Automaten beeinflusst worden sein. Einen flötenspielenden Automaten, eine automatische Ende und einen ersten vollautomatischen Webstuhl, der programmierbar war, baute Jacques de Vaucanson bereits um 1740.

Besondere Anstrengungen wurden Ende des 19. Jahrhunderts in diesem Bereich im Militärwesen unternommen, und zwar für fernbedienbare Boote und Torpedosteuerungen. Der Begriff Roboter wurde 1920 von dem Schriftsteller Karel Čapek für einen Androiden eingeführt. Rasante Fortschritte machte der Bereich der Robotik nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges. 1947 erfand man in den Bell Laboratories den Transistor, integrierte Schaltkreise und später die Entwicklung von Computern.

Der erste mobile Roboter wurde 1968 am MIT entwickelt und die Robotertechnik wurde in Deutschland in den frühen 1970er Jahren produktiv eingesetzt. Ebenfalls um 1970 wurde am Stanfort Research Institute der erste autonome mobile Roboter Shakey entwickelt. Der erste mobile Roboter landete 1997 auf dem Mars.

Robotik heute

Bei der Entwicklung von Robotern spielen die mechanische Gestaltung, die Regelung und die elektronische Steuerung eine wesentliche Rolle. Etabliert und nicht mehr wegzudenken sind die Industrieroboter, die in einer auf sie angepassten Umgebung meist handwerkliche oder Handhabungs-Aufgaben erledigen. Die Weiterführung der Entwicklung der Roboter soll dahin führen, dass solche Serviceroboter Dienstleistungen für und am Menschen erbringen. Sie müssen sich in der menschlichen Umgebung bewegen und zurechtfinden können. Das ist Gegenstand der wissenschaftlichen Forschung heute.

Mit ernsthafter, wissenschaftlicher Forschung als Hintergrund werden Roboter-Fußballspiele zwischen Mannschaften gleichartiger Roboter ausgetragen mit dem Ziel, bis 2050 eine Fußballmannschaft aus autonomen zweibeinigen Robotern zu entwickeln, die gegen den Fußball-Weltmeister antreten kann.

Anders ist das bei Industrierobotern, die in der Regel dort eingesetzt werden, wo es für den Menschen gefährlich oder unzumutbar ist. Die meisten modernen Roboter erledigen Fließbandarbeit. Sie sind schneller und präziser als der Mensch es je sein kann. In der heutigen Zeit werden Autos fast nur noch von Robotern gebaut. Um den Menschen den Alltag zu erleichtern werden seit einiger Zeit so genannte Service-Roboter eingesetzt. Hier gibt es die Haushalts-Roboter, die Staub saugen, den Boden wischen oder den Rasen mähen. In der Regel erledigen sie nur diese eine Aufgabe, auf die sie spezialisiert sind, aber dies relativ autonom. Auch zur Unterhaltung des Menschen sollen sie zukünftig eingesetzt werden.

In der Raumfahrt werden inzwischen Forschungsroboter eingesetzt, die fremde Planeten erkunden sollen oder Roboter, die in Katastrophengebieten eingesetzt werden, die in Vulkane oder Abwasserrohr vordringen. Darüber hinaus gibt es Konzepte und sogar erste Prototypen, die in der Raumfahrt eingesetzt werden. Roboter in der Medizin werden für Untersuchungen, Operation und Rehabilitation eingesetzt. Sie unterstützen Ärzte und Krankenhauspersonal im täglichen Krankenhausalltag. Im Forschungs- und Entwicklungsbereich werden modulare Roboter Baukastensysteme als physical rapid prototyping für mobile Serviceroboter eingesetzt. Neben Roboterprodukten in der Spielzeug- und Unterhaltungsindustrie bedeutet der Roboter-Hund Aibo von Sony einen Schritt zum elektronischen Haustier.

Auch Hobbybastler wagen sich mittlerweile an den Bau von Robotern nach ihrer eigenen Fantasie. Dabei werden sie unterstützt durch vorbereitete Roboterbausätze. Sie konstruieren selbst und kommen dank geeigneten Sensoren zum Ziel.

Robotik und Militär

Auch in der Militärtechnologie hat der Roboter beispielsweise als unbemannte Drohne oder Roboter zur Kriegsführung bereits Einzug gehalten. Erstmals im Juni 2004 hat die militärische Forschungseinrichtung des Verteidigungsministeriums der Vereinigten Staaten, DARPA, ein Preisgeld von einer Million US-Dollar dafür ausgeschrieben, dass die unbemannten Fahrzeuge der Teilnehmer selbstständig in 10 Stunden quer durch die Mojave-Wüste ein Ziel in rund 280 Kilometern Entfernung erreichen.

Robotik - Risiko und Gefahren

Die Sicherheitsrichtlinien für Roboter richten sich nach dem Robotertyp und danach wo sie eingesetzt werden. Gesetzlich vorgeschriebene Sicherheitsvorkehrungen wie Käfige, Gitter, Lichtschranken oder andere Barrieren sichern die Industrieroboter ab. Jedoch benötigen gegenwärtige oder zukünftige, komplexere Robotersysteme Mit zunehmender Autonomie den Umständen entsprechend angepasste Sicherheitsvorkehrungen. Das ist jedoch schwierig, da der Einsatz von Robotern sehr vielfältig ist und unvorhersehbare Situationen vom Roboter nicht kalkuliert werden können. Die Wahrscheinlichkeit, dass Lebewesen oder Gegenstände zu Schaden kommen, erhöht sich, je autonomer ein Roboter im Umfeld eines Menschen agiert und er kann nicht nach ethisch-moralischen Prinzipien handeln. Diese Frage dürfte sich auch dann stellen, wenn zukünftig denkbare autonome Kampfroboter in Kriegsgebieten eingesetzt werden.

Universelle Sicherheitsmaßnahmen für alle Anwendungsgebiet dürfte eine schwer zu lösende Aufgabe werden. So wurde eine Bauserie (SWORDS) autonom agierender bewaffneter Roboter für den Einsatz im Irakkrieg im April 2008 durch das amerikanische Verteidigungsministerium aus dem Dienst zurückgezogen, weil sich der Waffenarm des Roboters bei mehreren Vorfällen gedreht hatte, obwohl dies in und für die jeweilige Situation nicht vorgesehen war. Sie wurden als unsicher eingestuft, obwohl bei diesen Vorfällen niemand verletzt worden war.

Unfälle mit Robotern

Nicht etwa im geregelten Betrieb passieren die meisten Unfälle mit Robotern sondern während der Wartung oder Programmierung des Roboters. der erste Mensch wurde am 21. Juli 1984 in Michigan, USA, von einem Industrieroboter getötet, während der Roboter Werkstücke einer Druckgussmaschine bewegte. Bereits 15 Jahre Arbeitserfahrung im Druckgießen und eine einwöchige Roboterschulung, die er erst drei Wochen vor dem Unfall abgeschlossen hatte, konnte der 34 Jahre alte Fabrikarbeiter vorweisen. Der Fabrikarbeiter wollte verstreute Produktionsreste entfernen und kletterte, gegen jede Warnung, in den Gefahrenbereich des Roboters. Zwischen der vermeintlich sicheren Rückseite des Roboters und einem Stahlpfosten wurde er zu Tode gedrückt. Richtlinien für Roboterkonstruktion, Training und Anleitung der Mitarbeiter wird vom amerikanischen National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) angeboten.