Mobile Roboter | eine Jahresarbeit

1. Was ist ein Roboter?

Roboter sind „universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegung hinsichtlich Bewegungsfolge und Weg bzw. Winkel frei (das heißt: ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und / oder Fertigungsaufgaben ausführen.“

Das ist die offiziell abgesegnete Definition aus der VDI-Richtlinie 2860. Da diese Definition nicht gerade sehr zutreffend und verständlich ist, werden wir im Folgenden versuchen uns dem Roboter etwas weiter zu nähern.

Wenn man versucht die VDI-Richtlinie auf das Wesentliche abzuspecken, muss das „universell einsetzbar“ gleich weglassen werden, da nichts „universell einsetzbar“ ist. Der Rest läst sich dann auf folgendes reduzieren: „Roboter sind Automaten mit mehreren Bewegungsachsen; ihre Bewegungen werden von umprogrammierbaren Computern gesteuert.“

Das man mit dieser Definition nicht das umschreibt, was einen Roboter ausmacht, ist ziemlich schnell zu spüren. Der Autor Gero von Randow versuchte eine eigene Definition zu finden: „Ein Roboter ist ein künstlicher Automat, der lebendig wirkt, weil er sich in gewisser Weise intelligent verhält.“

Diese Definition kommt dem, was wir heutzutage einen Roboter nennen, schon wesentlich näher. Das ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, dass diese Definition unseren Animismus mit berücksichtigt. Als Animismus wird das Phänomen bezeichnet, dass wir dazu geneigt sind nichtmenschlichen Dingen eine Seele zuzudenken, besonders wenn sie uns emotional berühren. Beispiele dafür sind z.B. Äußerungen wie „jetzt denkt er …“, die man beim Beobachten von Robotern öfters zu hören bekommen kann.

Es lässt sich erahnen, dass sich die Definition nicht nur an den äußeren physikalischen Merkmalen festnageln lässt, sondern wir unser subjektives Empfinden mit einbringen müssen. Unterstützt wird dies von dem Trend, dass die Roboter durch ihre Art der Kommunikation uns Menschen immer ähnlicher werden. Ein Beispiel dafür ist ein Roboter namens HelpMate, der im Fraunhofer Institut Stuttgart Besucher anspricht und nach ihrem gewünschten Ziel fragt. Er versteht unsere Sprache und führt uns zu dem gewünschten Zimmer, verabschiedet sich höflich und fährt wieder zu seinem Platz am Eingang zurück. Diese Art der modernen Serviceroboter ist für uns natürlich sehr gewöhnungsbedürftig und wahrscheinlich auch befremdlich. Leider war es mir bisher noch nicht vergönnt einem Geschöpf wie HelpMate irgendwo persönlich zu begegnen.

Etwas ganz anderes dagegen sind z.B. die Roboterhände; das sind Versuche unsere so vielseitigen Greifwerkzeuge, die Hände, künstlich nachzubauen. Im Idealfall haben sie fünf Finger, teilweise aber auch weniger. Sie sind meist mit Unmengen von Sensortechnik ausgestattet und sollen das Geschick der Menschlichen Hand imitieren. Die Größen ihrer Gattung sollen sogar in der Lage sein Muttern auf Schrauben zu drehen, was schon einer technischen Meisterleistung entspricht. Unter anderen hat die US-Raumfahrtbehörde NASA Interesse an guten Roboterhänden, da sie in Zukunft die Montagearbeiten im All unterstützen sollen.

Es ist offensichtlich, dass der Begriff Roboter sehr weit gefasst ist und sich im Lauf der Zeit auch noch ändern wird. Seine Herkunft hat der Begriff Roboter im Slawischen Wortschatz, er ist eine Ableitung von „Rabota“ was so viel wie Arbeit oder Fronarbeit bedeutet.

In den letzten Jahrzehnten hat sich eine eigene Wissenschaft entwickelt, die den Namen Robotik trägt. Sie vereinigt in sich andere naturwissenschaftliche Gebiete, wie Mathematik und Elektrotechnik, Materialwissenschaft und Mikrosystemtechnik, Neurowissenschaften und Verhaltensforschung, teilweise vielleicht sogar Philosophie. Sehr verwandt ist das Gebiet der Künstlichen Intelligenz (KI), die streckenweise nicht mehr von der Robotik zu trennen ist.

Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird es sich fast ausschließlich um den autonomen mobilen Roboter drehen. Das sind Roboter, die sich frei bewegen können und alles, was sie benötigen, mit sich herumführen; sie werden also nicht von außen gesteuert oder manipuliert. Das heißt sie sind vollkommen auf sich allein gestellt, zumindest während des Betriebes, und sollen dadurch möglichst jede Situation beherrschen, in die sie geraten könnten.