Elektromotor Sorgen Roboter für die nächste industrielle Revolution?

Redakteur: Ute Drescher

In den Fabrikhallen und in unseren Haushalten gibt es immer mehr Roboter. Und sie lösen immer komplexere Aufgaben. Trotzdem bleibt eine Maschine wie der Terminator ein Phantasieprodukt. Klar ist: Roboter und Menschen werden sich in den nächsten Jahren viel näher kommen.

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Große Kulleraugen: Die Service-Roboter der Zukunft setzen zur Charmeoffensive an.
Große Kulleraugen: Die Service-Roboter der Zukunft setzen zur Charmeoffensive an.
(Bild: www.daniel-gillet.com)

Sie sind überall. Mähen den Rasen, melken die Kühe, montieren Autos. Sie unterrichten Kinder und animieren Bewohner von Pflegeheimen zu Fitnessübungen. Roboter sind auf dem Vormarsch. Und es werden immer mehr.

Industriebetriebe weltweit haben im letzten Jahr mehr als 200.000 Roboter gekauft – so viele wie noch nie zuvor. In zwei Jahren werden es doppelt so viele sein, hauptsächlich wegen der hohen Nachfrage aus China. Hinzu kommen Serviceroboter, die ebenfalls immer gefragter werden. Ihr Marktpotenzial liegt laut Schätzungen bis 2020 bei 20 Mrd. US-Dollar.

Zwar gibt es bereits seit Jahrzehnten Roboter, aber erst jetzt scheint die Technik reif für den ganz großen Durchbruch. Und vielleicht stellen diese Maschinen tatsächlich die vierte industrielle Revolution dar – nach dem Auto, dem Computer und dem Smartphone.

Pepper reagiert auf Emotionen

Magali Cubier jedenfalls ist von dieser Revolution überzeugt. Sie ist globale Marketingchefin beim französischen Roboterbauer Aldebaran und eine vielbeschäftigte Frau. Denn die ganze Welt spricht über Pepper, Aldebarans Vorzeigeroboter. 120 Zentimeter groß, schlanke Statur, auf drei Rollen unterwegs und mit menschlichen Merkmalen wie Kopf, Torso und Armen ausgestattet. Pepper kann Emotionen lesen und reagiert auf diese. Lässt sein Gegenüber den Kopf hängen, versucht ihn Pepper aufzumuntern: erzählt einen Witz, tanzt, oder spielt ein Lied.

Pepper ist mit mehreren Sensoren und Kameras ausgestattet und einer ausgeklügelten Software, die ihn lernfähig macht. Mit der Zeit lernt er, Stimmen und Gesichter verschiedenen Personen zuzuordnen, weiß über die Vorlieben seiner Nutzer Bescheid. Fragt man ihn nach dem Wetter, antwortet er mit den aktuellen Prognosen.

Über das Internet hat er Zugriff auf Upgrades. Pepper, so das Ziel, soll dadurch immer mehr Fähigkeiten erhalten. Dies scheint gut anzukommen. Im Juni 2015 verkaufte Softbank, Aldebarans Mutterkonzern, die ersten 1000 Pepper-Robos innerhalb einer Minute. Bald sollen deutlich größere Stückzahlen erhältlich sein.

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Die Einsatzmöglichkeiten sind groß: Familien kaufen ihn zur Unterhaltung. Demenzkranke Leute erhalten mit ihm einen Butler, der sie weckt, sie an die Medikamenteneinnahme erinnert oder mit ihnen Gedächtnisspiele macht. Bereits heute empfängt Pepper Kunden in japanischen Telecom-Geschäften. Dort, wie in ganz Asien, herrscht eine regelrechte Robotermanie.

Ob sich Pepper auch im eher roboterkritischen Europa durchsetzt, muss sich zeigen. Magali Cubier sagt dazu: „Einige Leute reagieren zurückhaltend, wenn sie auf unsere Roboter treffen. Deshalb haben wir Pepper so programmiert, dass er auf Personen zugeht und sie anspricht. Wenn sie dann merken, wie einfach der Umgang mit dem Roboter ist, werden sie lockerer und haben Spass“.

Mit Kollege Roboter am Band

Mensch und Maschine kommen sich auch in der Industrie immer näher. Dort lautet der aktuelle Leitsatz: Raus aus dem Käfig! Viele Hersteller präsentieren leichte Modelle, die Hand in Hand mit Personen in Fabrikhallen zusammenarbeiten. Diese neue Generation von kollaborativen Robotern ist kleiner als die bisherigen Maschinen, die unter anderem in der Automontage eingesetzt werden und hinter Schutzgittern arbeiten. Weil die neuen Geräte nahe beim Menschen positioniert sind, dürfen sie nicht zu schnell und zu stark sein. Sicherheit geht vor.

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Diese Roboter müssen zwar keine Emotionen lesen, aber doch erkennen können, was um sie herum passiert. Sensoren und Kameras helfen ihnen dabei. Kommt ein Mensch zu nahe, stoppt der Roboter seine Bewegung. Viele Hersteller setzen zudem weiche Materialien ein. Das Schweizer Start-up-Unternehmen F&P Robotics etwa kleidet seine Roboterarme in zweifarbige Kunstlederhüllen.

Im Innern befinden sich bürstenlose DC-Motoren von maxon, ein Antrieb pro Gelenk. Wie bei allen modernen Robotern gilt auch hier: möglichst viel Leistung auf kleinstem Raum. Denn Motoren mit großen Drehmomenten benötigen keine oder nur sehr kleine Getriebe. Das spart Platz und Geld.

Roboter verändern die Fertigung

Die Kosten sind ein wichtiger Punkt. Mit den günstigeren kollaborativen Robotern haben die Hersteller kleine und mittelgrosse Unternehmen im Blick. Auch diese müssen ihre Abläufe zunehmend automatisieren, wenn sie auf dem Markt bestehen wollen. Noch stehen wir diesbezüglich am Anfang. Und dennoch: Kollaborative Roboter verändern die Fertigung der Kleinteilemontage nachhaltig – ob für Montagearbeiten in der Elektronikindustrie oder in der Laborautomatisation.

Diese Maschinen werden bald so intelligent sein, dass sie Fehler in der Produktionslinie selbstständig analysieren und beheben. Das führt zwangsläufig zu einem Abbau von Arbeitsplätzen. Zumindest in gewissen Montagebereichen. Roboterfirmen dagegen werden wachsen – wenn sie ihre Sache gut machen.

Roboter im Katastrophen-Einsatz

Manchmal wäre es ganz gut, wenn uns Roboter ersetzen könnten. Beispiel Fukushima: Die Reaktorkatastrophe in Japan wäre weniger schlimm ausgefallen, wenn jemand gleich nach dem Unglück im Innern der Anlage gewisse Ventile hätte öffnen können. Doch für Menschen war die radioaktive Strahlung tödlich. Und Roboter waren damals nicht genug entwickelt, um eine solche Aufgabe zu übernehmen. Doch das ändert sich bald.

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Diesen Sommer beteiligten sich 23 Teams aus fünf Ländern an der Darpa Robotics Challenge (DRC) in den USA. Die Roboter mussten Autofahren, Löcher in Wände fräsen, Türen öffnen, Ventile betätigen und schwieriges Terrain überwinden. Dabei zeigte sich: Eine Terminator-Maschine wie im Film wird es noch lange nicht geben. Besonders der menschliche Gang ist nach wie vor eine große Herausforderung. Die Roboter kippten reihenweise um und erinnerten dabei an betrunkene Menschen.

Die Sieger aus Südkorea machten es besser. Ihr Roboter DRC-Hubo ist mit zwei Beinen ausgerüstet, kann aber gleichzeitig auf Rollen fahren, die an den Knien angebracht sind. DRZ-Hubo hatte somit die nötige Stabilität und löste alle Aufgaben in kürzester Zeit. Das Team rund um das Institut Kaist gewann das Preisgeld von 2 Mio. US-Dollar.

In zehn Jahren sollen Roboter soweit sein, auch komplizierte Aufgaben in gefährlichen Umgebungen zu übernehmen. Was es dafür braucht? Roboter, die selbstständig unvorhergesehene Herausforderungen meistern. Und dann ist da noch die Sache mit dem menschlichen Gang. An dieser Herausforderung arbeiten auch die Entwickler von Hubo fleissig. Ihr Roboter soll schon bald sicher und stabil über unebenes Gelände gehen können – so wie ein Mensch. Oder jedenfalls fast.

Der Beitrag ist ursprünglich auf dem Portal unserer Schwesterpublikation Konstruktionspraxis erschienen.

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