Humanoide Roboter
Humanoide sind Roboter, die dem menschlichen Wesen nachempfunden sind. Oft befinden sich die Manipulatoren und Gelenke an ähnlichen Positionen, wie sie beim Menschen anzufinden sind und menschliche Bewegungsabläufe werden imitiert. So bewegen sie sich zumeist mit zwei Manipulatoren die wie Beine Aussehen fort. Auch die Sinneswahrnehmungen wie Hören, Sehen und mittlerweile auch Fühlen können von den Humanoiden durch Sensoren realisiert werden. Roboter, die dem Menschen in besonders exakter Art und Weise nachempfunden sind, nennen sich Androide und sind von den Humanoiden abzugrenzen.
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Inhaltsverzeichnis
Bauweise
Humanoide
Der Aufbau eines Humanoiden ist zwar stark dem menschlichen Körper nachempfunden, entlässt jedoch bewusst Merkmale wie Gesichtszüge und andere detaillierte Körperpartien. Das hat mitunter den Grund, dass Studien herausfanden, die Akzeptanz und Vertrauenswürdigkeit von Robotern sinkt bei den Verbrauchern mit der Annäherung an das menschliche Aussehen. Neben der Fortbewegung durch zwei Beine gibt es den Vereinfachten Antrieb durch meist drei Laufräder, da der Bewegungsablauf und das Halten des Gleichgewichtes bei zwei Beinen sehr komplex ist. Zwei Arme mit als Händen geformte Greifwerkzeuge als Effektoren sind hingegen bei fast allen Humanoiden anzutreffen. Da es keine einheitliche Definition für den Begriff Humanoide gibt kann man auch nicht klar abgrenzen, ob ein Roboter ohne zwei Arme zu solchen zählt. Ein Großteil der Wissenschaft ist sich allerdings einig, solche Roboter nicht zu den Humanoiden zu zählen. Im Kopf der Roboter befinden sich oft nur Sensorik und Teil-Steuergeräte, da der Platz für die Hauptsteuerung dort nicht ausreicht. Das bedeutet, die foto- und audio-sensitiven Informationen werden dort nur ausgewertet und als BUS-Signal weiter an die Hauptsteuerung gesendet. An wichtigen Punkten wie den Fingern besitzen sie zudem immer häufiger Tastsensoren um Berührungen zu erfassen. Ein weitere Vorteile des Humanoiden ist, dass es für Menschen die Bewegungsabläufe leichter ersichtlich werden und somit Gefahren und Unfällen besser vorgebeugt werden kann.
Androide
Der Aufbau der Androiden sei hier nur erklärt, um sie von den Humanoiden abzugrenzen und im weiteren Artikel wird nicht umfassend weiter auf sie eingegangen. Auch wenn der Begriff "Android" nicht klar definiert ist, ist hier eine Einteilung deutlich einfacher. Der Begriff besagt, dass es sich hierbei um Roboter handelt, die dem Menschen so weit wie möglich nachempfunden ist. Dadurch muss der Roboter zwei Beine, zwei Arme und einen Kopf besitzen. Eine Ausnahme stellt die Darstellung von körperlichen Beeinträchtigungen, wie dem Fehlen von Gliedmaßen dar. Ansonsten ist vor allem die detailreiche Bauweise von Bedeutung für die Zuordnung zu dieser Art von Robotern. Eine gängige Praxis ist es die Bauteile mit Silikonmasken zu bedecken, um sie täuschend echt wirken zu lassen. Wie bereits im oberen Abschnitt erwähnt ist es allerdings nicht Ziel solche Roboter massentauglich zu produzieren, da die Akzeptanz in der Zivilbevölkerung sehr gering ausfällt.
Einsatzgebiete
Humanoide Roboter kommen besonders für Serviceaufgaben im privaten, nicht-industriellen Umfeld zum Einsatz. Grundsätzlich wären sie auch weitaus umfassender einsetzbar, allerdings liegt ihr großer Vorteil darin Vertrauenswürdigkeit zu erwecken. So ist beispielsweise der Einsatz in der Alten- und Krankenpflege denkbar, um auf den Pflegenotstand zu reagieren. So können Humanoide einfache Aufgaben übernehmen, damit die menschlichen Pflegekräfte mehr Zeit gewinnen, um sich auf wichtigere Dinge zu konzentrieren. Auch in sonstigen Sevicebereichen, wie der Gastronomie, dem Verkauf, der Unterhaltung und Sicherheit bieten diese Roboter ein großes Potential. Da wir unsere Umgebung und unsere Umwelt umfassend an uns angepasst haben, ist es zudem nahe liegend Roboter zu entwickeln für den täglichen Umgang, die dem Menschen ähneln.
Ein großer Teil zur Entscheidung für den Einsatz stellt dabei die Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz dar. So muss die Steuerung stetig in der Lage sein neu Erworbene Informationen in die Handlungsplanung mit einzubeziehen und sozusagen zu lernen. Dabei müssen dem System zwar klare Grenzen gesetzt werden, wie bei den Menschen Gesetzt dies übernehmen, und ausgeschlossen sein, dass durch den Roboter Informationen falsch interpretiert werden. Dies geschieht durch eine ausgeklügelte Programmierung.
Laut des Lehrstuhls für „Hochperformante Humanoide Technologien“ am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird in der Zukunft auch in der Fertigung ein Einzug Humanoider Roboter stattfinden. Andere Experten halten dies allerdings für in der jetzigen Form unwahrscheinlich, da andere Robotersysteme für die Herausforderungen der Industrie besser geschaffen sind.
Geschichte
Bereits in der Antike erschufen Menschen die Idee eines Maschinenmenschen. So erbaute der griechische Gott des Schmieden Hephaistos zwei goldene, mechanische Dienerinnen. 1495 zeichnete Leonardo da Vinci eine Maschine, die wie ein Soldat aussah. Wie er sie umsetzen wollte blieb lange ein Rätsel, bis der Roboterexperte Mark Rosheim der NASA 2006 seine Forschungen präsentierte, wie Da Vincis mechanischer Roboter tatsächlich hätte funktionieren können. 1738 schaffte der Franzose Jacques de Vaucanson es das erste Mal in der Geschichte tatsächlich einen Automaten, wie sie damals hießen, zu bauen. Seine Fähigkeit beschränkte sich zwar auf das Spielen einer Flöte, war aber dennoch ein großer Schritt.
1927 gab Fritz Lang mit seinem Werk "Metropolis" dem Aussehen eines Roboters erstmal ein verblüffend menschliches Aussehen. Die weibliche Darstellung seiner Maschinenmenschen erregte in dem damals konservativem Umfeld große Aufruhe. 1939 stellte die Firma Westinghouse auf der Weltausstellung in New York City den Roboter Elektro vor, der mit seinem auf ca 700 Wörter beschränktem Wortschatz schon erste einfache Gespräche führen konnte. 1962 entwickelte der Wiener Claus Scholz dann den MM 7, welcher schon wesentlich komplexer war. Er konnte Türen öffnen, den Boden fegen und Getränke aus einer Flasche in ein Glas einschütten, auch gleich wenn er noch von einer externen Stromversorgung und Steuerung abhängig war.
Zur Verbesserung der Bewegung auf zwei Beinen brachte der Forscher Miomir Vukobratović das Zero-Moment-Point-Prinzip ein. Dabei geht es simpel formuliert um die Umwandlung von dynamischen und statische Probleme, was die Bewegungsstabilität verbessert. 1973, drei Jahre später, entwickelte die Waseda-Universität den Wabot-1, welcher dieses Prinzip umsetzte.
!990 begann man mit dem Einsatz passiv-dynamischer Läufer, die auf einem 150 Jahre altem Spielzeug aufbauen. Bei diesem Verfahren zieht der Roboter seine Beine durch Eigenenergie nach und bedarf somit eines wesentlich geringeren Energiebedarfs. Der japanische Konzern Sony hat auf dieser Grundlage den ersten Laufroboter entwickelt der Rennen kann. Seit dem Jahr 2004 sind Humanoide Roboter in ihren Bewegungsabläufen wesentlich dynamischer und flexibler.
Forschung
Aktueller Forschungsstand
Zwei aktuelle Forschungsprojekte Humanoider Roboter sind:
- iCup: Eines der aktuellen Forschungsprojekte ist der iCup von RobotCub Konsortium. Er hat die Größe eines Kleinkindes und wurde entwickelt, um kleinkindliches Lernverhalten zu erforschen. 15 iCups sind in mehreren Laboratorien weltweit eingesetzt und helfen Verhaltensforschern bei der Forschung von krabbeln, nach Dingen zu greifen und dem Ausdrücken von Emotionen.
- Telepresänzroboter: Das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) hat den Telepresänzroboter Justin entwickelt. Er soll Astronauten im Weltall helfen durch Ton- und Bildanweisungen und zusätzliche Handhabungsaufgaben übernehmen. In den nächsten Jahren soll er auf die ersten Missionen ins All auf die Internationale Raumstation (ISS) geschickt werden.
Zukünftige Forschung
Humanoide Roboter bieten weit über die Robotik hinaus Potential für Erfindungen und Entwicklung. So hat das Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen enorm Leistungsstarken Lithiumphosphat-Akkumulator entwickelt, um die Energieversorgung von Humanoiden Robotern zu verbessern und deren Autonomität zu erhöhen. So ist diese Entwicklung auch für andere Bereiche interessant, wie den Automobil- oder Telekommunikationsbereich. Ein Handy könnte mit diesem Akku in 10 bis 20 Sekunden und ein E-Auto in 5 Minuten aufgeladen werden. Eine serienreife Produktion ist in einigen Jahren zu erwarten.
Literatur und Nachweise
- Bundesministerium für Bildung und Forschung
- Technische Universität München, Stefan Profanter
- Spiegel Online
- Researchgate
- Heise Group
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