Robotik

Mehr als ein Handlanger

Die idealen Arbeiter der Zukunft sind schon heute mitten unter uns. Sie schwei�en Autoteile, operieren Herzen oder m�hen unseren Rasen. Und das ist erst der Anfang. Denn Experten sind sich sicher: Im Laufe der n�chsten drei�ig Jahre werden Roboter unseren Alltag erobern.

In drei Jahren schon werden Pflegekr�fte in englischen, franz�sischen und spanischen Krankenh�usern ungew�hnliche Hilfe bekommen: Ein Schwarm von kleinen Robotern wird sie bei ihrer Arbeit unterst�tzen. Die mobilen Automaten werden Besucher durch die Flure f�hren, Boteng�nge erledigen und im Notfall Krankenpfleger und �rzte informieren. Dabei sollen sie st�ndig mit den anderen Robotern in Kontakt stehen und sich so �ber anstehende Arbeiten austauschen oder Informationen weitergeben. Das ist zumindest das Ziel des internationalen Forschungsprojektes IWARD (Intelligent Robot Swarm for Attendance, Recognition, Cleaning and Delivery), das Anfang des Jahres unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts f�r Arbeitswirtschaft und Organisation in Stuttgart begonnen hat.

Roboter im Krankenhaus – was sich wie Science-Fiction anh�rt, ist in US-amerikanischen Kliniken in vielerlei Hinsicht schon Realit�t. Rund 300 verschiedene Automaten-Systeme arbeiten dort bereits in Operationss�len am offenen Herzen oder in der Urologie. Angeleitet von einem erfahrenen Chirurgen sollen ihre filigranen Werkzeuge hier die vergleichsweise grobe Motorik der menschlichen H�nde ersetzen. Entwickelt wurde die neue Technik der Chirurgierobotik mit F�rdermitteln des Milit�rs, wei� Gerd Hirzinger, Leiter des Instituts f�r Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums f�r Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen: "Mit Hilfe der Roboter wollte man verwundete Soldaten ferngesteuert operieren." Dann aber entdeckte man die Technik auch f�r das zivile Leben.

Auf dem Weg in den Alltag

Inzwischen gelten Roboter als Wunderwerkzeug f�r fast jeden Bereich des menschlichen Lebens. "Wir befinden uns an einem historischen Wendepunkt", meint etwa Rafael Capurro, Informationsethiker an der Hochschule der Medien in Stuttgart: "Die Roboter gehen aus den Werkhallen heraus und dringen allm�hlich in den Alltag der Leute ein – ins Berufsleben, in die Krankenh�user, �berall."

Nach Sch�tzungen der International Federation of Robotics werden gegen Ende des Jahres 2009 weltweit �ber eine Millionen Roboter in Industriehallen stehen, ein Heer von knapp vier Millionen Automaten wird in privaten Haushalten seine Dienste anbieten.

"Wir befinden uns an einem historischen Wendepunkt"
(Rafael Capurro)

Einzelnen L�ndern ist dies noch nicht genug: Die s�dkoreanische Regierung plant, dass bis 2020 jeder heimische Haushalt �ber einen Roboter verf�gen soll. Der Microsoft-Gr�nder Bill Gates glaubt gar, dass solche Zahlen in den Industriel�ndern schon 2013 erreicht werden k�nnten. Auch Gerd Hirzinger ist sicher: "Die Robotik wird in den n�chsten zwanzig bis drei�ig Jahren denselben Aufschwung erleben, wie die PC-Technik in den vergangenen zwanzig Jahren."

Schon heute gibt es einfache Robotermodelle, die bei Sonnenschein den Rasen m�hen oder im Wohnzimmer staubsaugen. Doch f�r die Wissenschaftler ist das erst der Anfang. "Die Forschung tr�umt davon, dass man die Roboter �hnlich den Sklaven im alten Rom f�r alle unangenehmen Arbeiten einsetzen kann", erkl�rt Hirzinger. Dar�ber hinaus k�nnten sie die Haushaltsf�hrung �bernehmen oder Arbeiten verrichten, f�r die der Mensch nicht gemacht ist – etwa im Weltraum oder unter Wasser Messungen durchf�hren und Reparaturen erledigen.

In der Automobilindustrie gilt der Roboter inzwischen als unverzichtbar. Seit Jahren fr�sen, l�ten und schrauben dort automatische Arme und Greifer an den Rohkarosserien herum.

"Pfiffige Roboter k�nnten durchaus die Produktion wieder nach Europa bringen"
(Gerd Hirzinger)

Zwei von drei verkauften Robotern fanden 2005 Arbeit in der Automobilbranche. "Vor 15 Jahren galten Roboter hier noch als Job-Killer", erl�utert Hirzinger den Trend zum automatischen Mechaniker. "Inzwischen wissen wir aber, dass man nicht mehr allein auf menschliche Kraft setzen kann, wenn man auf dem freien Markt konkurrenzf�hig bleiben will. Pfiffige Roboter k�nnten durchaus eine M�glichkeit darstellen, um Produktion wieder nach Europa zu bringen."

Neue Konstruktionen f�r mehr Sicherheit

Doch bis dahin m�ssen die k�nstlichen Arbeiter noch einiges lernen. Denn bislang sind die Industrieroboter noch allzu grobschl�chtig und unumsichtig. Zum Schutz ihrer menschlichen Mitarbeiter sind sie meist eingez�unt – damit niemand unabsichtlich ihren Radius betritt und von den m�chtigen Armen verletzt wird. In zahlreichen Forschungsprojekten arbeiten Wissenschaftler darum an neuartigen Modellen, die ihre Umgebung besser wahrnehmen oder sogar mit ihr interagieren k�nnen. "Hierzu w�re es beispielsweise vorteilhaft, wenn man Roboter nicht f�r jede Aufgabe neu programmieren m�sste, sondern ihnen bestimmte Bewegungen vormachen k�nnte, die sie dann beobachten und anschlie�end ausf�hren k�nnten. An solchen Details wird intensiv gearbeitet," erkl�rt Hirzinger.

Auch im Bereich der Mechatronik entwickeln die Forscher immer neue Verbesserungen. So erschufen Informatiker der der Technischen Universit�t Darmstadt etwa Roboterarme, die dem Muskel- und Sehnen-Apparat des Menschen nachempfunden sind. Das System kann so flexibler auf starke Belastung reagieren als starre Armkonstruktionen. Schwere Stahlverst�rkungen an den Gelenken k�nnen vermieden werden, ein Schutzzaun ist bei diesen umsichtigen Maschinen nicht mehr n�tig. Dank der immer ausgefeilteren Technik werden die Bewegungen der Roboter zudem zunehmend zielgerichteter und feiner. Das Institut f�r Robotik und Mechatronik des DLR etwa entwickelte eine Robo-Hand, die Kaffeetassen ebenso spielend greifen kann wie Stifte oder sogar ein rohes Ei.

Roboterassistenten f�r Haushalt und Pflege

Solche F�higkeiten sind nat�rlich nicht nur in der Arbeitswelt gefragt. Denn noch st�rker als die Industrie k�nnten die Roboter wom�glich unseren Alltag ver�ndern. Der Care-O-bot des Fraunhofer-Instituts f�r Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart etwa soll �lteren Menschen Getr�nke reichen, in ihren Wohnungen Heizung und Licht regeln, beim Aufstehen aus dem Bett behilflich sein und im Notfall gleich den Arzt informieren. Auf diese Weise, so hoffen die Forscher, k�nnten gebrechliche Senioren l�nger in den eigenen vier W�nden bleiben und w�ren nicht auf Pflegekr�fte angewiesen, um einfache T�tigkeiten zu verrichten.

"Den Robotikern geht es mit ihren Hilfeleistungen erst einmal allein um Hol- und Bringdienste", erl�utert Hirzinger die Vision. "Die menschliche Zuwendung sollen die Roboter dabei nicht ersetzen. Aber sie k�nnten dazu beitragen, dass sich die Pflegekr�fte wieder auf das konzentrieren k�nnten, was wichtig ist."

Der Informationsethiker Rafael Capurro, Mitglied im europ�ischen Projekt ETHICBOTS (Emerging Technoethics of Human Interaction with Communication, Bionic and Robotic Systems) sieht solche Vorst��e allerdings verhaltener. "Man wei� bislang kaum etwas �ber die Akzeptanz solcher Systeme. Roboter-Assistenten k�nnten etwa die Intimit�t und Privatheit der bed�rftigen Person negativ ber�hren.

"Die menschliche Zuwendung sollen die Roboter nicht ersetzen"
(Gerd Hirzinger)

M�glicherweise jedoch k�nnte ein kranker Mensch mit der Unterst�tzung einer Maschine auch besser umgehen als mit der eines Menschen. Bevor man die Ger�te gro�fl�chig auf den Markt bringt, sollte man daher erst einmal Felduntersuchungen machen und herausfinden, wie die Menschen auf die neue Situation reagieren w�rden."

Vom Humanoiden zum Netzwerk

Die Sorge um gesellschaftliche Akzeptanz pr�gt auch das Erscheinungsbild der aktuellen Roboter-Typen. Um den Kunden einen ersten Kontakt zu erleichtern, werden die Maschinen m�glichst menschen�hnlich konstruiert. H�ufig haben sie zwei Augen, einen frei beweglichen Kopf und einen oberk�rper�hnlichen Rumpf auf R�dern. Der Humanoide Asimo von Honda sieht gar aus wie ein Mensch im Raumanzug – freilich ein gutes St�ck kleiner, damit seine Pr�senz keine negativen Assoziationen und �ngste erweckt. Noch haben solche zweibeinigen Roboter jedoch einige Probleme mit dem Treppensteigen oder dem Laufen auf unebenem Grund.

Doch die Forscherzunft erweist sich kreativ, wenn es darum geht, solche Schwierigkeiten zu �berwinden: Seit 1997 wetteifern internationale Teams um den Sieg beim j�hrlichen RoboCup, einem Fu�ballspiel f�r Roboter. Bis 2050 sollen sich die Wissenschaftler gegenseitig so motiviert und verbessert haben, dass es einer Mannschaft aus zweibeinigen Robotern gelingt, gegen den dann amtierenden Fu�ballweltmeister zu spielen – und zu gewinnen.

F�r Rafael Capurro stellen solche Wettbewerbe jedoch erst den Beginn einer fortschreitenden Entwicklung dar. "Man muss sich nach und nach losl�sen von der Idee, dass Roboter immer menschen�hnlich sein werden", sagt er und erl�utert: "Wenn wir an Roboter denken, denken wir bislang meist in der Einzahl. Roboter werden aber in Zukunft Bestandteil einer vernetzten Umwelt sein."

Das Stichwort lautet hier: Ambient Computing. Ein ganzes Netzwerk von winzigen Computern regelt Arbeit, Freizeit und den Haushalt.

"Es stellen sich Fragen der �berwachung und der Kontrolle, aber auch des Verlustes der Privatsph�re"
(Rafael Capurro)

Dabei werden die Ger�te zunehmend kleiner, sodass sie f�r den Nutzer teilweise gar nicht mehr wahrnehmbar sind. "Und jetzt stellen Sie sich einmal vor, dass diese Ger�te in Ihrer Umgebung nicht mehr fest verankert sind, sondern sich frei im Raum bewegen, dass sie laufen oder fliegen. Da stellen sich Fragen der �berwachung und der Kontrolle, aber auch des Verlustes der Privatsph�re."

F�r Praktiker wie Gerhard Hirzinger sind solche Sorgen allerdings noch reine Zukunftsmusik: "Wir sind schon froh, wenn die Roboter einfache Dinge erledigen k�nnen." Tee kochen, zum Beispiel. Oder aber zu lernen, einen Rubix-W�rfel so zu drehen, dass dessen Seiten alle nur eine einzige Farbe anzeigen. "In ein paar Monaten ist unser zweiarmiges System 'Justin' vermutlich soweit", verr�t Hirzinger. Dann hat ein weiterer Roboter einen Schritt in die Alltagswelt des Menschen gemeistert.