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Assistenzroboter unterstützen Arbeitsabläufe

Ob die falsche Maria in „Metropolis“ von Fritz Lang, RX 2714 in der legendären Fernsehserie „Raumpatrouille Orion“, der T-800 in „Terminator“ oder Robbi in „Robbi, Tobbi und das Fliewatüüt“, überall spielen die menschengleichen Maschinen eine wichtige Rolle und beflügeln die Fantasie der Menschen.

Die Wirklichkeit sieht ein wenig realistischer, wenngleich auch futuristisch aus. Aus der Automobilproduktion beispielsweise ist die Robotik nicht mehr fortzudenken, ganze Produktionsstraßen haben Menschen ersetzt, weil Industrieroboter genauer und präziser kleben oder schweißen können.

Künstliche Intelligenz beschäftigt die Forschung seit Langem und vor allem in der sogenannten Assistenzrobotik gibt es neue und interessante Entwicklungen.

Assistenzroboter

Diese neuen Assistenzroboter „arbeiten“ direkt mit dem Menschen zusammen und teilen sich den Arbeitsraum. Durch Sensoren und programmierte Algorithmen sind sie in der Lage, sowohl Umwelt als auch Personen wahrzunehmen, selbstständig Entscheidungen zu treffen und mit Menschen zu kommunizieren, sogar autonom zu navigieren, ist eine ihrer Eigenschaften.

Roboter, der wie ein Mensch läuft

Doch die Entwicklung geht weiter. So wurde jüngst in Japan ein Roboter entwickelt, der auf zwei Beinen geht und so schnell wie ein Mensch laufen kann. „Achires“ (Actively Coordinated High-speed Image-processing Running Experiment System) heißt die Entwicklung, und wenn auch die Beine noch nicht Menschenlänge haben, so kann der kleine Zwerg mit seinen 14 Zentimeter langen Gelenken etwas mehr als vier Kilometer gehen, immerhin so viel, wie ein Spaziergänger in der Stunde zurücklegt.

Ein hochmodernes Bildverarbeitungssystem sorgt dafür, dass der Roboter das richtige Bein zur richtigen Zeit hebt und so die Balance behält. Auch diese Entwicklung soll den Menschen entlasten. Eine industrielle Anwendung ist geplant. So soll dieser Assistenzroboter beispielsweise Dosen, die von Fließbändern fallen, aufheben und ordnen. Damit, so die Entwickler, könnten Produktionsprozesse in Fabriken und Logistikabläufe effizienter gestaltet werden.

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„Wie funktioniert das eigentlich?“ – „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken

Embedded Systems sind nicht mehr aus unserem heutigen Leben wegzudenken. Angefangen mit dem Apollo Guidance Computer, das erste integrierte System, um die Navigation der amerikanischen Raumflüge in den 60er- und 70er-Jahren anzusteuern.

Dabei sind Embedded Systems weit verbreiteter, als man denkt: Fahrstühle, implantierbare Blutpumpen, Fahrzeuge, elektronisch geregelte Beleuchtung, Röntgengeräte, Flugzeuge, Herzschrittmacher und so weiter. Der gemeinsame Nenner ist ein Embedded System, das aus mindestens einem Mikrorechner, Stromversorgung, Speicher, Sensoren und Motoren besteht.

Im Mikrorechner läuft ein Programm in Real Time, das Signale aus der Umgebung ausliest, diese auswertet und entsprechend die Ausgänge verändert. Dadurch wird zum Beispiel die linke Bremse eines Fahrzeuges stärker als die rechte angezogen, oder es werden elektrische Impulse ans menschliche Herz gegeben, damit das Herz ununterbrochen weiterschlägt. Im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts wurden mehr als 98 Prozent aller produzierten Mikrorechner in Embedded Systems eingesetzt.

Eine brisante Entwicklung, die die Produktionslandschaft in den vergangenen Jahrzehnten geprägt hat, ist der Roboter, dessen Kern ein Embedded System ist, das zusammen mit anderen Produktionsmaschinen die Basis der Industrie 4.0 bildet. Anfangs verlieh die integrierte Elektronik dem Roboter die Fähigkeit fest vorgeschriebener Bewegungsabläufe, das heißt die reine Ansteuerung von dessen Gelenken.

Mit der Integration von neuen Sensoren, künstlicher Intelligenz und feineren Tools kann das Embedded System des Roboters eine kooperative und sichere Arbeit mit dem Menschen ermöglichen. So werden Anwendungen fern einer Produktionsstraße wahr, wie bei der Unterstützung einer komplexen Chirurgie.

Wie die Zukunft solcher Embedded Systems aussieht, hängt zum größten Teil von der eigenen Anwendung und deren Anforderungen ab. Um die Herausforderungen zu beherrschen, sind folgende Features bereits jetzt notwendig: Energiegewinnung aus der Umgebung, erhöhte Sicherheit für den Menschen, verbesserte Robustheit gegenüber (un)absichtlichen Störungen und die Verteilung der Rechenleistung im Gesamtsystem.

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