Halbleiter & Künstliche Intelligenz
Synchronisation von Mensch und Maschine
           

 

 

M E N S C H M A S C H I N E

 

 

 

 

 

B L O G

   

M E N S C H M A S C H I N E

   

K O N T A K T

   

H I N T E R G R U N D

            

 

   

R O B O T   T E I L   3

   

   

 

 

  

M A C H I N E

 

 

 

 

 

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Das Themengebiet der Robotik, das auch unter der Bezeichnung Robotertechnik geläufig ist, befasst sich mit dem Versuch, das Konzept der Interaktion mit der physischen Welt auf Prinzipien der Informationstechnik sowie auf eine technisch machbare Kinetik zu reduzieren. Der Begriff des „Roboters“ beschreibt eine Entität, die diese beiden Konzepte in sich vereint, indem sie die Interaktion mit der physischen Welt auf Basis von Sensoren, Aktoren und Informationsverarbeitung umsetzt. Kernbereich der Robotik ist die Entwicklung und Steuerung solcher Roboter. Sie 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. ↓  Den Begriff der Robotik erfand und prägte der Science-Fiction Autor Isaac Asimov. Erstmals erwähnt wurde die Robotik in Asimovs Kurzgeschichte Runaround (dt. Herumtreiber) im März 1942 im Astounding-Magazin. Nach Asimovs Definition ist die Robotik das Studium der Roboter.

 

 

 

R O B O T E R A U S W A H L

 
Bei der Wahl eines Roboters sind verschiedene Kriterien von Bedeutung: Traglast, deren Schwerpunkt und Eigenträgheit, der Arbeitsbereich in dem der Prozess stattfinden soll, die Prozessgeschwindigkeit oder die Zykluszeit und die Genauigkeit des Roboters. Letztere wird auf der Basis der ISO 9283 ermittelt. Dabei wird im Wesentlichen zwischen der Genauigkeit der Position (hier wird auch von Pose gesprochen) und der Bahngenauigkeit unterschieden. Für die Pose als auch für die Bahn wird in der Regel sowohl die so genannte Absolut- als auch die Wiederholgenauigkeit ermittelt. Dabei spiegelt die Absolutgenauigkeit den Unterschied zwischen der tatsächlichen und der theoretischen, der programmierten, Pose oder Bahn wider. Hingegen ergibt sich die Wiederholgenauigkeit aus mehreren Fahrten oder Messungen des Roboters auf theoretisch die gleiche Position oder Bahn. Sie ist somit ein Maß für die Streuung, die bei den meisten praktischen Anwendungen von größerer Bedeutung ist als die Absolutgenauigkeit. Im Übrigen kann die Absolutgenauigkeit eines Roboters durch eine Roboterkalibrierung verbessert werden, hingegen ergibt sich die Wiederholgenauigkeit im Wesentlichen aus dem Getriebespiel und kann somit softwaretechnisch praktisch nicht kompensiert werden.
 

 


R O B O T E R - A R T E N

 

Der Begriff „Roboter“ beschreibt ein weitgefächertes Gebiet, weshalb man Roboter in viele Kategorien einordnet. Einige davon sind: Autonome mobile Roboter, Beam, Erkundungsroboter, Humanoide Roboter, Industrieroboter, Laufroboter, Medizinroboter, Persönlicher Roboter, Portalroboter, Serviceroboter, Spielzeugroboter, Transportroboter-
 

 


A U T O N O M   &   M O B I L E R

 
Autonome, mobile Roboter bewegen sich selbstständig und erledigen ohne menschliche Hilfe eine Aufgabe. Der Bau von autonomen, mobilen Robotern ist ein beliebtes Teilgebiet der Hobbyelektronik. Typische Funktionen von solchen Robotern sind z. B.: einer Linie auf dem Boden folgen, Hindernissen ausweichen, Robotersumo oder einer Lichtquelle folgen. Für einige dieser Roboterarten gibt es Wettkämpfe. Der Bau von autonomen, mobilen Robotern wird auch von Schülern als Abschlussarbeit gewählt. Bereits im Kindesalter lassen sich solche Roboter mit Lego Mindstorms bauen. Mit Compressorhead existiert eine komplett aus Robotern bestehende Rockband, die verschiedene bekannte Metal- und Punksongs covert.
 

 


H U M A N O I D E R

 
Das Bild des humanoiden Roboters in der Literatur wurde, wie bereits erwähnt, maßgeblich durch die Erzählungen Isaac Asimovs in den 1940er Jahren geprägt. Humanoide Roboter waren lange Zeit technisch nicht realisierbar. Für die Entwicklung humanoider Roboter müssen viele wichtige Probleme gelöst werden. Sie sollen autonom in ihrer Umwelt reagieren und möglichst auch interagieren können, wobei ihre Mobilität durch zwei Beine als Fortbewegungsmittel beschränkt ist. Außerdem sollen sie durch zwei künstliche Arme und Hände Arbeiten verrichten können. Seit 2000 (ASIMO von Honda) scheinen die grundlegenden Probleme gelöst. Inzwischen werden regelmäßig neue Entwicklungen in diesem Bereich vorgestellt. Die Humanoiden können auch der Gattung Laufroboter zugeordnet werden, während man einige Serviceroboter eher als Fahrroboter bezeichnen müsste.
 

 


I N D U S T R I E L L E R

 
1954 meldete George Devol erstmals ein Patent für Industrieroboter an. Heutige Industrieroboter sind in der Regel nicht mobil. Grundsätzlich sind sie vielseitig einsetzbar, jedoch in Verbindung mit dem eingesetzten Werkzeug sind sie speziell auf ein oder wenige Einsatzgebiete festgelegt. Dabei wird das Werkzeug am Flansch des Roboters in der Regel fest montiert und ist im einfachsten Fall ein Greifer, der den Roboter für Handlingaufgaben prädestiniert. Soll der Roboter vielseitiger eingesetzt werden, so kommen Kupplungen zum Einsatz, die einen Tausch des Werkzeuges auch während des Betriebes ermöglichen. 1961 wurden sie erstmals bei General Motors in Produktionslinien eingesetzt. In Deutschland wurden Industrieroboter, beispielsweise für Schweißarbeiten in der Automobilindustrie, seit etwa 1970 eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete für Industrieroboter sind Handling, Palettieren, Bestücken, Fügen, Montieren, Kleben, Punkt- und Bahnschweißen und auch Messaufgaben. Durch die Vielseitigkeit von Industrierobotern sind diese bis heute am weitesten verbreitet. Zu den Industrierobotern zählen auch die so genannten Portalroboter, die beispielsweise bei der Produktion von Wafern, in Vergussanlagen oder in der Messtechnik als Koordinatenmessgerät eingesetzt werden. Heute werden auch viele Handlingaufgaben durch Industrieroboter ausgeführt.
 

 


M E D I Z I N I S C H E R

 
Medizinroboter werden in verschiedenen Bereichen der Medizin eingesetzt. Diese sind unter anderem Chirurgie, Diagnostik und Pflege. Die bekanntesten kommerziellen Vertreter sind das da Vinci Surgical System (Intuitive Surgical, Sunnyvale, CA, USA), der Artis Zeego (Siemens Healthcare, Erlangen, Deutschland) und der Care-O-bot (Fraunhofer IPA, Stuttgart, Deutschland; nicht kommerziell erhältlich). Daneben gibt es eine große Zahl an wissenschaftlichen medizinischen Robotersystemen in der Forschung.
 

 


P R I V A T E R   S E R V I C E

 
Serviceroboter verrichten selbständig Arbeiten im Haushalt. Bekannte Anwendungen umfassen: Staubsaugerroboter, beispielsweise von Electrolux, Siemens oder iRobot- Rasenmähroboter- Fensterreinigungsroboter- Assistenzroboter bzw. AAL-Roboter (Ambient Assisted Living), beispielsweise der Assistenzroboter FRIEND, der am Institut für Automatisierungstechnik der Universität Bremen entwickelt wurde und behinderte und ältere Personen bei den Aktivitäten des täglichen Lebens unterstützen und ihnen eine Reintegration ins Berufsleben ermöglichen soll, oder Care-O-bot- Mobilisse, Sprachgesteuerter Auskunfts- und Serviceroboter im Verkehrsumfeld die z. B. für mobilitätseingeschränkte Reisende einfache Handgriffe erledigen und schwere Lasten abnehmen (Information, Wegeleitung, Gepäcktransport, Einstiegshilfe).
 

 


G E W E R B L I C H E R   S E R V I C E

 
Professionelle Serviceroboter erbringen Dienstleistungen für Menschen außerhalb des Haushalts. Eine professionelle Anwendung wurde z. B. im Umweltbereich im Forschungsvorhaben PV-Servitor erforscht. Als professionaller Service wurde die automatische Reinigung und Inspektion großflächiger Photovoltaik Freilandanlagen in Europa untersucht. Serviceroboter zur Reinigung und Inspektion von Solarkraftwerken
 

 


S P I E L E N D E R

 

Die meisten roboterähnlichen Spielzeuge sind keine Roboter, da ansonsten sämtliche selbst bewegende Gegenstände als Roboter anzusehen wären. Trotzdem gibt es Roboter, die man als Spielroboter bezeichnet, da ihr automatisierter Funktionsumfang im Wesentlichen keinen arbeits- oder forschungstechnischen Nutzen hat. Ein Beispiel hierfür ist der einem Hund ähnelnde Lauf- und Spielroboter Aibo von Sony oder der Robosapien von WowWee. Diese Spieleroboter werden in der Four-Legged League beim jährlichen Roboterfußball eingesetzt. Seine Produktion wurde trotzdem eingestellt. Ein weiteres Beispiel ist die Lego-Mindstorms-Serie, die zu Bildungszwecken in Schulen verwendet wird. Es lassen sich allerdings auch umfangreichere Maschinen mit den Mindstorms herstellen, deren Funktionalitäten denen professioneller Serviceroboter entspricht.
 

 


E K U N D E N D E R

 
Unter Erkundungsrobotern versteht man Roboter, die an Orten operieren, die für den Menschen (lebens-)gefährlich oder gar unzugänglich sind und ferngesteuert oder (teilweise) autark operieren. Dies gilt für Gebiete, in denen ein militärischer Konflikt ausgetragen wird. Aber auch für Gegenden, die bisher für den Menschen nur sehr schwer oder gar nicht erreichbar sind, wie die Mond- oder Marsoberfläche. Schon allein wegen der riesigen Entfernung der anderen Planeten ist eine Fernsteuerung von der Erde aus unmöglich, weil die Signale hin und zurück Stunden benötigen würden. In diesen Fällen muss dem Roboter eine Vielzahl von möglichen Verhaltensweisen einprogrammiert werden, wovon er die sinnvollste wählen und ausführen muss. Zur Erkundung enger Pyramidenschächte, in die Menschen nicht eindringen können, wurden schon mit Sensoren bestückte Roboter eingesetzt. Es wird auch darüber nachgedacht, einen sogenannten Cryobot, der sich durch Eis schmilzt, in den Wostoksee herab zu lassen. Dieser ist von der Außenwelt durch eine über drei Kilometer dicke Eisschicht hermetisch abgeriegelt. Forscher vermuten in diesem ein unberührtes Ökosystem, was auf gar keinen Fall durch „oberirdische“ Mikroben kontaminiert werden soll.

S O N S T I G E
 

Ebenfalls als Roboter bezeichnet man mobile Einheiten, die zum Aufspüren, Entschärfen oder Sprengen von Bomben oder Minen eingesetzt werden, wie der sogenannte TALON-Roboter. Auch gibt es Roboter, die in Trümmern nach verschütteten Menschen suchen können. Mittlerweile gibt es auch den sog. Killer-Roboter (vgl. auch Kampfroboter). Autonomous Underwater Vehicle sind autonome Tauchroboter für Aufgaben im Meer.

 

 

 

M I L I T Ä R I S C H E R

 
Militärroboter sind Roboter, die zu militärischen Aufklärungs- und Kampfzwecken eingesetzt werden. Diese können sich in der Luft, zu Land oder auf und unter Wasser selbstständig also autark bewegen. Beispiele hierfür sind die luftgestützte Global Hawk oder die landgestützte SWORDS. Diese können sowohl zur reinen Selbstverteidigung als auch zum aktiven Angriff auf Ziele Waffen mit sich tragen.
 

 


R O V E R   &   L A N D E R

 
Unter einem Rover versteht man in der Raumfahrt Roboter, die sich mobil auf der Oberfläche anderer Himmelskörper fortbewegen. Beispiele hierfür sind die sowjetischen Lunochod-Mondmobile oder die Zwillingsroboter Spirit und Opportunity. Letztere können sich unabhängig von der Bodenkontrolle ihren Weg suchen. Auch nichtmobile Einheiten, sogenannte Lander, können als Roboter bezeichnet werden. Die Mondrover der Apollomissionen waren keine Roboter, weil sie direkt von Menschen gesteuert wurden.
 

 


P E R S Ö N L I C H E R

 
Personal Robots (kurz PR, engl. für „persönlicher Roboter“) sind Roboter, die im Gegensatz zu Industrierobotern dazu bestimmt sind, mit Personen und anderen Personal Robots in Netzwerken zu kommunizieren und zu interagieren. Personal Robots können von einer einzelnen Person bedient, genutzt und gesteuert werden. Eine Unterteilung in öffentlich genutzte Personal Roboter wie Serviceroboter und personengebundene Personal Roboter wie Spielzeugroboter ist, wie bei den Personal Computern, sinnvoll. Durch die abgeschlossene Konstruktion der PR funktionieren diese Maschinen weitgehend unabhängig, autonom, autark und selbständig. Die Personal Robots sind zunehmend lernfähig. Vielfache Schnittstellen ermöglichen eine Kommunikation in Netzwerken. So mit anderen Robotern, Computern usw. Personal Robots reagieren mit Ihren Sensoren auf äußere Einflüsse wie Berührungen, Töne, Laute, optische Veränderungen usw. Personal Robots speichern Daten und Informationen. Erworbene Erfahrungen beeinflussen sie und so realisieren die PRs mit diesen Erkenntnissen ihr weiteres Handeln.
 

 

 

S O N S T I G E   U N T E R A R T E N

 

Insbesondere mobile Robotersysteme werden zunehmend an Schulen und Hochschulen zu Ausbildungszwecken eingesetzt. Diese Roboter zeichnen sich durch gute Handhabbarkeit, einfache Programmierung und Erweiterbarkeit aus. Beispiele für sogenannte Ausbildungsroboter sind Robotino oder der Lego Mindstorms NXT.

 

 

 

[Quelle: Wikipedia]

 

 

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