Hardware Inside: Roboter
Roboter werden in immer mehr Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Dieser Roboter hilft bei der Gepäckverladung.
Die drei angesprochenen Antriebsarten werden auch zur Betätigung von Greifern eingesetzt. Wegen der einfachen Bauweise und der geringen Kosten überwiegen die pneumatischen Greifer. Elektrische Antriebe
haben den großen Vorteil der leichten Regelbarkeit. Darüber hinaus sind sie vom Energieverbrauch her günstiger als Hydraulik, da das Drehmoment nur dann aufgebracht werden muss, wenn es auch tatsächlich benötigt wird, und nicht ständig ein konstanter Druck vorgehalten werden muss.
Als Energiequelle werden bei stationären Robotern der Strom aus der Steckdose und bei mobilen Robotern meistens Batterien, Akkus und Solarzellen genutzt. Immer häufiger bauen die Roboingenieure Brennstoffzellen als Energielieferanten ein. Die Brennstoffzellentechnologie besitzt eine hohe Energiedichte und ist mittlerweile leicht zu beherrschen. Ein Katalysator wandelt hier ein wasserstoffhaltiges Gas durch kalte Verbrennung mit Sauerstoff in Energie um. Natürlich werden auch Verbrennungsmotoren mit Stromgeneratoren bei größeren Systemen eingesetzt. Diese Quellen versorgen alle Komponenten mit Energie und Druck für pneumatische und hydraulische Systeme.
Sensorik untersucht
Diese kleinen Fußball-Roboter versuchen, den roten Spielball ins gegnerische Tor zu befördern.
Die Sensoren machen einen Roboter erst nützlich. Dadurch kann er hören, sehen, fühlen, riechen, schmecken, navigieren oder die Balance halten. Einfache mobile Roboter benutzen Infrarot-, Laser- oder Ultraschallsensoren für die Hinderniserkennung. Diese Sensoren geben den Abstand durch das Messen der Zeitdifferenz zwischen Signalaussendung, Reflexion und Signaleingang zu einem Gegenstand an, der sich im Sensorbereich befindet. Höher entwickelte Systeme benutzen optische Stereosensoren, um die Umgebung zu erkennen. Zwei Kameras ermöglichen einem Roboter die Tiefenwahrnehmung und eine Bilderkennungssoftware verleiht ihm die Fähigkeit, Objekte zu lokalisieren und zu klassifizieren (erkennen). Über Mikrofone oder Biosensoren kann die Umgebung analysiert werden. Wichtiger sind jedoch Bewegungssensoren, um die korrekte Position zu bestimmen. Dabei wird ein System eingesetzt, das die Bewegung des Roboters optisch erfasst, ähnlich wie bei optischen Maus. Einige autonome Roboter können nur in bekannten Gebieten betrieben werden. Rasenmäher- oder Bürosäuberungsroboter benötigen beispielsweise eine Karte oder Grenzmarkierungen, um ihre Arbeit zu erledigen. Weiterentwickelte Systeme analysieren unbekanntes und schwieriges Terrain und passen sich den Gegebenheiten an. Diese Roboter verbinden die Art des Terrains mit bestimmten Aktionen. Zudem kann durch die visuellen Sensoren eine Umgebungskarte erstellt werden, die der Roboter zu nutzen versucht. Falls diese Karte schwieriges Terrain anzeigt, weiß das System, dass es sich einen anderen Weg suchen soll. Dies ist beispielsweise für Erkundungen auf fremden Planeten sehr nützlich.
Künstliche Intelligenz (KI)
Mit Bausätzen von Fischertechnik können Sie mit etwas Geschick eigene Roboter kostengünstig selber bauen.
Eines haben R2D2 und C-3PO aus Star Wars, Bender aus Futurama oder Data vom Raumschiff Enterprise gemeinsam: die ausgeprägte künstliche Intelligenz (KI). KI versucht, das Agieren sowie das Denk- und Lernverhalten eines Menschen mittels eines Computers nachzubilden. Mithilfe verschiedener Modelle, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden, programmieren Wissenschaftler KI. Dabei werden Experten- und Fuzzy-Systeme sowie neuronale Netzwerke, Wahrscheinlichkeitsrechnung, Zufallsentscheidungsfindung, Wissensdatenbanken oder mathematische Optimierungsmethoden wie genetische Algorithmen aus der Evolutionstheorie genutzt. Die größte Herausforderung ist es, zu verstehen, wie natürliche Intelligenz funktioniert. Wir wissen, dass das Gehirn aus Billiarden Nervenzellen besteht und diese über elektrische Impulse kommunizieren. Aber wir wissen nicht, wie komplexe
Entscheidungen getroffen oder einfache Bewegungsabläufe gesteuert werden. Mit dem heutigen Stand der Technik ist es deswegen nicht möglich, eine KI zu erschaffen, die auch nur ansatzweise an das Leistungsvermögen des menschlichen Gehirns heranreicht.
