Humanoide Roboter - Showcase, Partner und Werkzeug

I Roboter

Many fear robots will take their job.
They’re more likely to enhance our lives
in ways never imagined.

[INT1]

Roboter sind künstliche Wesen mit einem physischen (aktuell elektromechanischen) Körper, die in einer realweltlichen Umgebung situiert sind und die Fähigkeit besitzen, diese Umgebung durch Sensoren wahrzunehmen, eigene algorithmische Denkprozesse durchzuführen und durch körperliche Aktionen in der Umgebung zu handeln. Wahrnehmung und Handlung sind dabei mehr oder weniger stark durch interne Denkprozesse vermittelt.

Laut der Internationalen Organisation für Normung (ISO) ist ein Roboter „ein betätigter Mechanismus, der in zwei oder mehr Achsen mit einem Grad an Autonomie programmierbar ist und sich innerhalb seiner Umgebung bewegt, um die beabsichtigten Aufgaben auszuführen“.

Beim Design des Körpers eines Roboters haben die Entwickler eine Vielzahl von Entscheidungen zu treffen. Zunächst benötigen sie ein Modell, das sie als Vorbild für den zu entwerfenden Roboterkörper verwenden wollen. Dieses Modell muss nicht zwangsläufig ein menschlicher Körper sein; es wurden beispielsweise bereits etliche Roboter nach den Vorbildern von Insekten oder Säugetieren gebaut. Es ist auch nicht gesagt, dass ein Roboter ausschließlich aus Komponenten eines einzigen Vorbilds bestehen muss oder dass die verwendeten Vorbilder ausschließlich organisch sein müssen. Vielmehr können auch von Fahrzeugen oder Maschinen her bekannte Komponenten, wie z.B. Räder, im Design verwendet werden.

Darüber hinaus kann zwischen Industrie-, Service- und Assistenzrobotern (auch „Soziale Roboter“ genannt) unterschieden werden. Während Erstere der automatisierten industriellen Fertigung dienen, führen Service-Roboter nützliche Aufgaben für den Menschen oder dessen Umgebung aus. Als Beispiele hierfür dienen Staubsauger- oder Rasenmähroboter. Assistenzroboter hingegen treten in Interaktion mit Menschen, anstatt nur eine Dienstleistung – wie zum Beispiel das Rasenmähen – für sie auszuführen.

Eine besondere Gruppe von Robotern sind humanoide Roboter. Diese sind vom Aussehen her dem Menschen relativ ähnlich, müssen aber, wie oben erwähnt, nicht alle menschlichen Züge widerspiegeln. Es reicht z.B. wenn entweder der Ober- oder der Unterkörper dem eines Menschen entspricht.3

Nicht-humanoiden Robotern dagegen fehlen die menschenähnlichen Attribute oder sie realisieren in ihrem Körperbau nur einige, wenige menschliche Gliedmaßen, wie z.B. Arme.

I.1 Nicht-Humanoide Roboter

Typische Beispiele nicht-humanoider Roboter sind in Abb. I.1 dargestellt und finden sich mittlerweile in wichtigen kommerziellen Anwendungen, wie z.B. in der Lebensmittelverarbeitung, Verpackung und industriellen Steuerung und Fertigung, oft in Form eines programmierbaren, automatisierten „Arms“ oder in unterstützenden Strukturen.

Im medizinischen Bereich können z.B. robotergesteuerte „Exoskelette“, d.h. äußere Stützstrukturen für den menschlichen Körper, Menschen, denen die Beinkraft oder die Koordination zum Gehen fehlt, unterstützen. Damit kann ihnen eine bequeme und vertraute Möglichkeit geboten werden, sich durch ihren Alltag zu navigieren oder ihnen die Fähigkeit, ihre Beine zu bewegen, verliehen werden. Abb. I.2 zeigt ein Exoskelett bei der Anpassung.

Abb. I.1: Nicht-humanoide Roboter – eine Auswahl

Auch die Prothetik wird durch die moderne Robotik revolutioniert: So gibt es bereits bionische Hände, die sich zur einfachen Bedienung über Smartphones steuern lassen.

Mittlerweile können Roboter auch die menschliche Arbeit in Krankenhäusern ergänzen, indem sie die wichtigsten Messungen bei Patienten durchführen und so dem Pflegepersonal und den Ärzten mehr Zeit für die Arbeit am Patienten geben.

Abb. I.2: Exoskelett für das Treppensteigen

Eine andere Art von Robotern ist dabei, ein viel größerer Teil unserer Welt zu werden: das unbemannte Fluggerät (engl. Unmanned Aerial Vehicle, UAV) oder „Drohne“. Drohnen versprechen eine schnelle und einfache Lieferung in große Ballungsgebiete, so dass Hausbesitzer den Weg zum Laden für die Grundbedürfnisse vermeiden können. Während Drohnenlieferungen von großen Gegenständen in naher Zukunft unwahrscheinlich sind, könnte die Bequemlichkeit der Lieferung auf Abruf diese fliegenden Roboter zu einem Grundbestandteil unseres täglichen Lebens machen.

Im Bereich der bodengestützten Mobilität werden Roboterautos die Art und Weise verändern, wie wir über Transport denken. Vollständig selbstfahrende Privatwagen werden die Pendelzeit in produktive oder erholsame Zeit umwandeln, wodurch lange Pendelfahrten weit weniger belastend werden als früher. Wenn lange Pendelfahrten als Bürostunden angerechnet werden könnten, würde auch das Leben in vom Arbeitsplatz entfernten Orten zu einer realistischeren Option. Während große Unternehmen hier noch in Privatfahrzeuge investieren, setzen andere bereits auf selbstfahrende Taxidienste. Durch Einsparung der Person hinter dem Steuer in selbstfahrenden Auto können hier erheblich Spareffekte entstehen.

Auch im häuslichen Bereich sind bereits nicht-humanoide Roboter im Einsatz. Es gibt nahezu keine theoretische Grenze dafür, wie sehr Roboter den häuslichen Alltag begleiten können: Ein Roboter, der zum Beispiel in der Lage ist Geschirr zu reinigen, kann im Laufe einer Woche Stunden sparen. Die Staubsaug- und Wischfähigkeiten anderer Roboter können dafür sorgen, dass ein Haus ohne menschliches Zutun in einem Top-Zustand bleibt. Eltern könnten einen Spezial-Roboter zu schätzen wissen, der in der Lage ist, Spielzeug nach der Spielzeit aufzusammeln. Roboter entwickeln im Laufe der Zeit immer allgemeinere Fähigkeiten, und es wird vermutlich nicht lange dauern, bis ein einziges Modell eine Vielzahl von Funktionen im Haushalt ausführen kann.

Der Traum für diejenigen, die nicht besonders gern kochen, ist ein Kochroboter oder eine Küche, die in der Lage ist, ganze Mahlzeiten zuzubereiten, so dass die Kosten für das Auswärtsessen gespart werden können, ohne Zeit für Kochen und Aufräumen investieren zu müssen. Da derartige ‚Roboterköche‘ mit menschenähnlichen Händen und Armen agieren, können sie mit der richtigen Programmierung praktisch jede Mahlzeit nachstellen. Und wenn sie zusätzlich mit Kameras und anderen Sensoren ausgestattet sind, können die Roboterköche sogar die Essenszubereitung ihrer Besitzer verfolgen, davon lernen und möglicherweise daraus abgeleitete und einzigartige Familienrezepte zubereiten. Noch allerdings befinden sich derartige Roboter im Prototypenstadium, an einen Einsatz ist noch nicht zu denken.

Während Roboter eine zunehmende Rolle im Haushalt spielen werden, sind es die Unternehmen, in denen Roboter eine noch größere Wirkung entfalten können. Selbst Tätigkeiten, die als Schreibtischjobs betrachtet werden, erfordern oft eine beträchtliche Menge an Arbeit im Umgang mit Papier und bei der Ausführung von Aufgaben rund um das Büro. Roboter können einige dieser Bürotätigkeiten übernehmen und so den Mitarbeitern mehr Zeit für weiterführende Aufgaben gewähren.

Auch im Sicherheitsbereich sind Roboter vorstellbar. Während in nächster Zeit wohl noch keine ‚RoboCops‘ auf den Straßen patrouillieren werden, finden Roboter zunehmend ihren Weg in Sicherheitsfelder. Ausgestattet mit Kameras, Mikrofonen und 360-Grad Videoaufnahmefähigkeiten, dazu mit der Möglichkeit, gleichzeitig Sicherheitsmeldungen in Echtzeit abzusetzen, bieten sie eine physische Präsenz, die kriminelle Aktivitäten abschrecken kann. So können Sicherheitsroboter zu einer festen Größe in Unternehmen auf der ganzen Welt werden. Auch wenn bewaffnete Roboter, Sicherheitskräfte oder Strafverfolgungsbeamte heute noch unrealistisch sein mögen, sind allgemeine Überwachungsgeräte schon jetzt in vielen Bereichen präsent.

Derzeit scheint es aber unwahrscheinlich, dass Roboter jemals die menschliche Interaktion verdrängen können. Allerdings können sie eine Reihe von Nischenrollen spielen. Allein lebende Senioren zum Beispiel fühlen sich oft sehr einsam, und gelegentliche Besuche von Familienmitgliedern reichen nicht immer aus, um diese Lücke zu füllen. Roboter-Begleiter können für soziale Interaktion sorgen und älteren Menschen helfen, ihre sozialen Fähigkeiten zu erhalten. Sie können auch Erinnerungen für Medikamente und andere Anwendungen geben. Roboter...