Home » Technik und Wirtschaft » Robotik » „Wie funktioniert das eigentlich?“ – „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken
Robotik

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

„Wie funktioniert das eigentlich?“ - „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken
„Wie funktioniert das eigentlich?“ - „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken
Wie die Zukunft solcher Embedded Systems aussieht, hängt zum größten Teil von der eigenen Anwendung und deren Anforderungen ab. Foto: I000s_pixels/Shutterstock

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.

Nächster Artikel
Home » Technik und Wirtschaft » Robotik » „Wie funktioniert das eigentlich?“ – „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken
Robotik

Ein Blick ins Reich der Roboter

Geredet wird viel über sie – aber welche Arten von Robotern werden eigentlich wo und wie eingesetzt?

Von medienpräsenten Flagship-Modellen wie Sony’s Roboterhund „Aibo“ oder Honda’s „Asibo“ bis zu massen-haft eingesetzten Industrierobotern – das Reich der
Roboter ist in seinen Ausprägungen und Anwendungen vielfältiger als man denkt. Ein Überblick.

Humanoide Roboter

Obwohl humanoide Roboter die längste Zeit technisch nicht über eher spärliche Basisfunktionen hinaus realisiert werden konnten, ist der „Maschinenmensch“  – ein Roboter, der sich in Form und Funktion am menschlichen Körper orientiert – Dreh-, Angel-, und Ausgangspunkt der Kulturgeschichte des Roboters.

Was im siebzehnten Jahrhundert mit Descartes und dem neuen, mechanistischen Weltbild als Gedankenspiel über einen – theoretisch problemlos möglichen – „mechanischen Menschen“ begann, hat uns seitdem in unzähligen Formen begleitet, begeistert und beeinflusst.

Vom Automaten der Literatur des achtzehnten Jahrhunderts (zuletzt zum Beispiel präsent in Martin Scorseses „Hugo Cabret“, 2011), der auf Knopfdruck im Prinzip nur eine einzige Funktion „abspulen“ kann, bis zu den übermenschlichen Fähigkeiten der Autobots im Milliarden-Franchise der „Transformers“-Filme; vom „Giganten aus dem All“ bis zur „Terminator“-Saga – der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt.

Der Technik hingegen schon: einige der lustigsten Videos im Internet zeigen endlose „Fails“ humanoider Prototypen der letzten zwanzig Jahre bei den einfachsten Handlungen. Erst mit Hondas ASIMO aus dem Jahr 2000 konnten die grundlegendsten Probleme gelöst werden. Seitdem stellt die Branche allerdings regelmäßig neue Entwicklungen und teilweise spektakuläre Fortschritte vor. Heute laufen „zweibeinige Maschinen mit Armen und Augen“, wie ATLAS von Boston Dynamics, kilometerweit frei durch die Wildnis, springen über Hindernisse und machen Rückwärts-Salto.  

Industrieroboter

Am anderen Ende des Spektrums stehen die Industrieroboter: anwendungsspezifische Werkzeuge, von denen weder berühmte Bücher noch moderne Blockbuster große Lieder singen – die aber schon seit Jahrzehnten massenhaft eingesetzt werden und unsere Industrie maßgeblich geprägt haben. 1961 erstmals in den Produktionslinien von General Motors installiert, ließe sich der Großteil industrieller Produktion und Verarbeitung heute ohne Industrieroboter nicht einmal im Ansatz realisieren. Dabei gibt es fast so viele Typen wie Anwendungsgebiete: Füge-, Bestückungs- und Stapelroboter. Entnahme-, Lackier- und Messroboter. Schneidroboter, Schleifroboter, Schweißroboter – und so weiter.

Denn da es beim Einsatz von Industrierobotern im Kern um Effizienz geht, wird die zugrundeliegende Technik – Steuerung, Antrieb, Sensorik, Kinetik und Greifsystem –, die im Prinzip vielseitig einsetzbar ist, der jeweiligen Aufgabe entsprechend festgelegt.

Serviceroboter

Irgendwo – wo genau, ist eine viel diskutierte Frage – zwischen dem komplexen, tendenziell selbstständigen humanoiden Roboter und dem „One-Job“-Greifarm in der Fabrikhalle stehen die Serviceroboter. Halb Werkzeug – ein Staubsaugerroboter saugt Staub -, halb Dienstleistung, stellen die Serviceroboter in mancher Hinsicht die interessanteste Gruppe dar. Denn solange die Humanoiden auf absehbare Zeit noch in der Entwicklung stecken – und weil Industrieroboter einfach nur langweilig sind – Mähen, Saugen, Wischen und Putzen Millionen von Servicerobotern bereits heute durch unsere Gesellschaft. Vor allem in Japan sind sie weit verbreitet – und auch wenn einige Formen eher skurril anmuten, stellen Staubsauger- und Rasenmäheroboter und ihre „Verwandten“ heute die größte Schnittstelle von Mensch und Maschine dar, was die Integration von Robotertechnik in unser alltägliches Leben angeht.

Personal Robots

Personal Robots (kurz PR, engl. für „persönlicher Roboter“) werden im Gegensatz zu Industrierobotern entwickelt und gebaut, um mit Personen und anderen Personal Robots zu kommunizieren und zu interagieren. Der Begriff umfasst öffentlich genutzte Serviceroboter und personengebundene PR, wie zum Beispiel Spielzeugroboter: Nicht alle Serviceroboter sind Personal Robots; aber alle Personal Robots sind per definitionem service-orientiert.

Sie funktionieren weitgehend autonom und sind zunehmend lernfähig. PR reagieren mit Ihren Sensoren auf äußere Einflüsse wie Berührungen, Töne, Laute und optische Veränderungen.

Der Begriff des Personal Robots vereint alle Entwicklungsstränge der Robotertechnik – die maschinentechnische Basis, Künstliche Intelligenz, interaktives Design und flexible, vielseitige Funktionalität.

Nächster Artikel