Robotics: Eine neue Generation von programmierbaren Maschinen

TEXT: Dr. Michael W. Preikschas

Roboter in der Industrie zu verwenden, ist keine neue Idee. Aktuell gibt es weltweit mehr als 2,4 Millionen Industrieroboter, die zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt werden. Aber viele von diesen Maschinen sind kaum mehr als überdimensionale, am Boden verschraubte Arme, die Schweiß- oder Lackierarbeiten, in immer wiederkehrenden Zyklen übernehmen. Die wenigen mobilen Roboter, welche beispielsweise Waren ausliefern oder Teile an Produktionsbänder liefern, bewegen sich heute noch auf Rädern fort. Hervorgerufen durch Fortschritte im Machine Learning, eine Art der Künstlichen Intelligenz, wurden nun erste Maschinen vorgestellt die Beine haben. Mit diesen können sie Laufen, genauso wie Tanzen oder Sport treiben.

Das US-Unternehmen Boston Dynamics (www.bostondynamics.com) stellte nun einen neuen Typ von Roboter vor. Er sieht aus wie ein Hund und kann sich auch ähnlich fortbewegen. Vergleichbar mit dem Vierbeiner gibt es kaum Hindernisse für diese Maschine. Eingesetzt werden sie versuchsweise in einem Industrieunternehmen, das Getriebeteile für die Ford Werke in Detroit produziert. Ausgestattet mit Lasertechnologie ist ihre Aufgabe, in den Werkhallen Daten zu sammeln. Diese Informationen dienen dem Unternehmen zur Erstellung eines kompletten 3D-Modells — ein sogenannter „Digitaler Zwilling“. An diesem „digital Twin“ werden die Ford Ingenieure die Fertigungsstraße zum Bau eines neuen Getriebes optimieren. Die ursprünglich kalkulierten 300.000 US-Dollar für das Datensammeln per Hand können durch die kleinen Helfer halbiert werden. Dieser Roboter ist die Speerspitze einer neuen Generation von Maschinen, die kommerzialisiert in der Wirtschaft eingesetzt werden. Einige haben vier andere zwei Beine. In Sachen Agilität ist der Zweibeiner sogar oftmals überlegen.

Zweibeinige Maschinen gehen auf vergleichbare Art dorthin, wo Menschen auch hingehen. Bewegen sich also in einem ähnlichen Muster. Dies zeigt auf beeindruckende Art auch das US-Unternehmen Agility Robots (www.agilityrobotics.com). Mit dem Roboter „Digit“ haben die Ingenieure eine Maschine entwickelt, die sich auf zwei Beinen fortbewegt. Aktuell noch im Prototypen-Status und sehr teuer. Allerdings galt dies vor ein paar Jahren auch für die Drohnentechnologie. Heute sind die Flugroboter beinahe für jeden preislich erschwinglich.

Erstaunlich ist die Weiterentwicklung vor allem bei der Balance der Maschinen. Den bekannten Stelzengang, den die Nutzer bisher immer mit Robotern verbunden haben gehört der Vergangenheit an. Biomechaniker haben herausgefunden, dass unser Gang einem kontrollierten Fall ähnelt. Das Schwingen während eines menschlichen Schrittes verlangt nach vielen kleinen Korrekturen des Gehirns. Die Masse des Körpers muss über das Bein, welches hier wie eine mechanische Feder arbeitet vorsichtig ausgeglichen werden. Diese Bewegungen sind berechenbar. Und dies hat die Technik über die letzten Jahre getan. Verbesserte Sensoren, Aktoren und Software tun das Übrige. Mit diesen neuen Entwicklungsschritten werden die Roboter immer komplexere Aufgaben übernehmen. Ford arbeitet bereits an Lieferrobotern, die im Fond eines Minibusses mitfahren. Denn eines der größten Hindernisse bei der Paketzustellung für Maschinen mit Rollen sind die letzten Treppenstufen zur Haustür des Kunden.

Es gibt allerdings noch ein weiteres Hindernis: Bisher mussten alle Roboter von einer Art Master mit Fernbedienung gesteuert (zumindest programmiert) werden. Bei einer postbotengleichen Tür-zu-Tür Auslieferung ist dies nicht möglich. Die Maschine braucht im Vorfeld eine digitale Landkarte von allen Schwierigkeiten. Darin müssten Treppenstufen, Gartenbeete oder Türen verzeichnet werden. Dies ist sicher möglich benötigt aber eine große, gespeicherte Menge an Daten. Um diese zu sammeln bräuchte man dann zuvor wieder den vierbeinigen Roboter aus dem Fordwerk.

Innovatoren erreichen mehr Umsatz und Gewinn, neue Kunden und Märkte. Trends früh erkennen, daraus Bedürfnisse richtig und rechtzeitig ableiten, neue Lösungen zum Erfolg entwickeln — das ist ihr Geschäft. Sie arbeiten intern im Netzwerk und extern mit Partnern. Marketing und Vertrieb sind früh eingebunden. Innovationen beginnen mit Ideen und gelingen durch strukturiertes Management.

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