Grundlagen der Robotik: Definition, Arten und Einsatz

Vor einigen Jahrzehnten waren Roboter reine Science-Fiction, heute sind sie aus unserem Leben kaum mehr wegzudenken. Ob als kleiner Alltagshelfer beim Staubsaugen, bei der Herstellung von Autos in der Industrie oder zur Erkundung fremder Planeten – längst haben Roboter eine Vielzahl von verschiedenen Aufgaben übernommen. In diesem Artikel erklären wir Dir, wie Roboter funktionieren und wie diese kleinen, programmierten Maschinen Dich bei schwierigen oder gefährlichen Aufgaben unterstützen können.

Die Geschichte der Robotik

Kontrollierbare Maschinen faszinieren den Menschen schon seit der Antike. Aber wo hat die Robotik ihre Wurzeln? Der Begriff ‘Roboter’ kommt aus dem Tschechischen und bedeutet so viel wie ‘Frondienst’. In einem tschechischen Science-Fiction Drama wurden diese künstlichen Menschen schon den 1920er Jahren als Arbeitende erschaffen, die anstelle des Menschen in der Industrie Aufgaben erledigen.

In den 1950er Jahren wurde aus Fiktion Wirklichkeit: George Devol und Joseph F. Engelberger erfanden in den USA die weltweit erste programmgesteuerte Maschine. Heute spielen Roboter auch außerhalb der industriellen Anwendung eine wichtige Rolle.

Der Schlüssel für die Weiterentwicklung der intelligenten Maschinen liegt in der digitalen Transformation. Schlüsseltechnologien wie die Automatisierung und künstlichen Intelligenz haben dazu geführt, dass Roboter mittlerweile autonom arbeiten sowie Aufgaben schnell und präzise erledigen können. Doch was genau kannst Du unter Begriff der Robotik verstehen?

Definition der Robotik: Eine Maschine mit vielen Gesichtern

Die Robotik als wissenschaftliche Disziplin beschäftigt sich mit programmierbaren und vielseitig einsetzbaren Maschinen. Ob greifen, bohren oder montieren – Roboter können mit verschiedenen Werkzeugen ausgestattet werden, um verschiedene Aufgaben automatisch für Dich zu erfüllen. Ist also jede automatische Maschine ein Roboter?

Nein. Ein Automat ist eine Maschine, die eine – aber eben nur diese eine – spezielle Aufgabe selbsttätig durchführen kann. Ein Roboter hingegen kannst Du programmieren und umrüsten. Dadurch ist er flexibel und für eine große Zahl an Aufgaben einsetzbar. Wo ein Automat nur den vordefinierten Arbeitsvorgang wiederholen kann, kannst Du einen Roboter so umprogrammieren, dass er greift oder montiert, aber auch so, dass er schweißt, bohrt oder klebt.

Damit Roboter all diese verschiedenen Aufgaben erledigen können, benötigen sie drei Komponenten:

1. Sensoren
2. Verarbeitungssysteme
3. Aktoren

Die Sensoren sind die sogenannten Sinnesorgane eines Roboters. Über beispielsweise GPS, Mikrofone oder Abstandsmesser nehmen Roboter ihre Umwelt war und können Einflüsse oder Reize aufgreifen. Die Verarbeitungssysteme wie Schaltkreise, Mikroprozessoren oder Cloud-Anbindungen hingegen bilden das Gehirn des Roboters. Über diese werden Sensorinformationen aufgenommen und Anweisungen ausgegeben. Diese Anweisungen werden wiederum an die Aktoren weitergeleitet – das können beispielsweise Motoren, Lautsprecher oder Laser sein. Diese bilden die Muskeln des Roboters und erlauben es ihm mit seiner Umwelt zu interagieren.

Die Zweige der Robotik: Was können Roboter alles?

Aufgrund der breiten Einsatzmöglichkeiten haben sich verschiedene Zweige der Robotik entwickelt:

• Industrieroboter beispielsweise sind die klassischen Roboterarme für die Produktion von Gütern. Sie sind die Arbeitstiere der heutigen Fertigungsindustrie. Eingesetzt werden sie unter anderem als Schweißroboter beim Bau von Autos. Es sind meist große, sehr schwere Maschinen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Sie sind dazu designt, Dich als Mensch zu unterstützen. Auf diese Weise werden Deine Lernfähigkeit und Expertise mit der Stärke und Präzision des Roboters verbunden.
• Serviceroboter hingegen übernehmen Dienstleistungen für Dich. Unter diese Kategorie fällt auch der Staubsaugerroboter oder Roboter, die in der Pflege eingesetzt werden. Sie sind im Gegensatz zu den kollaborativen Robotern auf die direkte Interaktion mit dem Menschen ausgelegt. Sie verfügen meist über eine Sprachsteuerungen oder Gesichtserkennung, um sich mit Dir auszutauschen.
• Einen weiteren Zweig bilden die humanoiden Roboter. Sie sind äußerlich dem Menschen nachempfunden und vor allem für den gemeinsamen Einsatz von Menschen und Robotern entwickelt. So kann der humanoide Roboter durch Beobachtungen Deiner Bewegungen oder Handlungen den Gebrauch und die Verwendung anderer Werkzeuge erlernen – ohne dass Du es ihm direkt zeigst oder programmierst.

Sind Roboter die Arbeitenden der Zukunft?

Roboter haben gegenüber der manuellen Arbeit oder einfachen Maschinen zahlreiche Vorteile: Sie arbeiten schneller, sind kräftiger und führen die Aufgaben präziser aus als der Mensch. Sie werden nicht müde und können rund um die Uhr im Einsatz sein. Im Gegensatz zu einer regulären Fertigungsmaschine sind Roboter stets neu programmierbar und damit wesentlich flexibler in ihren Aufgaben und dem Einsatz.

Außerdem sind Roboter robust gegenüber lebensfeindlichen Umweltbedingungen und können dort eingesetzt werden, wo Du als Mensch auf ihre Unterstützung angewiesen bist. Sie ergründen Meerestiefen, entschärfen Bomben oder reparieren defekte Satelliten im All.

Die Robotik entwickelt sich stetig weiter und übernimmt immer mehr komplexe Aufgaben. Doch was könne die kleinen, intelligenten Maschinen (noch) nicht? Emotionale Kompetenzen und Kreativität werden in der Zukunft weiterhin eine wichtige Rolle spielen. Roboter können gut nachahmen und kopieren, aber etwas vollständig neu entwickeln können sie bisher nicht.

Auch im kritischen Denken – also Fähigkeiten wie dem Übernehmen von Verantwortung oder dem Hinterfragen von Dingen – bist Du den Robotern weit überlegen. Und nicht zuletzt Kommunikation und Empathie sind weitere Stärken des Menschen. Du bist dazu fähig Dich mit Deinen Mitmenschen auszutauschen und zusammenzuarbeiten, um gemeinsam Lösungen zu entwickeln. Auch diese Kompetenz fehlt Robotern bisher.

Die Robotik hat das Ziel Maschinen zu entwickeln, die in der Lage sind Aufgaben automatisiert und eigenständig zu erledigen. Indem sie uns schwierige oder sich wiederholende Tätigkeiten abnehmen, unterstützen sie den Menschen. Sie können die Interaktionen entweder durch Technologien wie die künstliche Intelligenz erlernen oder vom Menschen programmiert werden. Möchtest auch Du jetzt erfahren, wie Du Maschinen intelligent programmieren kannst? Melde Dich bei uns und wir helfen Dir dabei, dass hoffentlich bald Roboter für Dich die lästigen Aufgaben des Alltags übernehmen.