Historie der Technologie – Folge 2: Robotik

Next Big Think Dez. 02, 2020

Wer Haustiere hat und den Tierhaaren den Kampf ansagt, hat vielleicht schon einen mechanischen Gehilfen in den eigenen vier Wänden. Ihr Staubsaugroboter, ein Roomba der sich ab und an in einer Ecke verfängt oder unter dem Schrank hängen bleibt, ist wohl nicht die Krone der robotischen Schöpfung. Dennoch hat er es nah an uns herangeschafft. Aufgrund dystopischer Filme wie iRobot war der Roboter für lange Zeit befremdlich. Dennoch hat es der kleine Roomba, der fleißig durch Ihre Wohnung huscht, in Ihre unmittelbare Nähe und Ihr Herz geschafft. Der Weg zu den Robotern, die wir heute nutzen, reicht weit zurück. Die ersten Ideen dazu sind bereits vor Christus entstanden. Wir nehmen Sie mit auf eine Zeitreise der Robotik: von der Antike über den Mars bis in Ihr Wohnzimmer.

Die Idee des Roboters und die ersten Erfindungen

Zwar entwickelte sich die Begrifflichkeit “Roboter” erst im Jahr 1920, die Idee selbständiger Maschinen existiert jedoch schon seit Jahrhunderten. Die griechische Mythologie beschreibt Hephaistos, den Gott des Feuers und der Schmiedekunst, der einen Riesen aus Bronze namens Talos schuf. Dieser beschützte die Insel Kreta vor Angreifern. Der Philosoph Aristoteles dachte bereits 320 vor Christus über Werkzeuge nach, die selbstständig ihre Arbeit erledigen können. Die ersten Erfindungen gab es bereits 60 Jahre vor Christus. Heron von Alexandria entwickelte einen Wagen, der eine vorgegebene Strecke selbstständig abfahren konnte. Er wurde mit einem Seil und Gewichten gezogen und konnte mithilfe daran befestigter Stifte in die gewünschte Richtung gelenkt werden. Der Mathematiker und Ingenieur entwarf außerdem selbst öffnende Tempeltüren und eine Musikmaschine.

Leonardo da Vinci erfand im Jahr 1478 einen selbstfahrenden Karen, der mithilfe von Uhrwerksfedern betrieben wurde. Der französische Ingenieur Jacques de Vaucanson baute 262 Jahre später ein ganz anderes Gefährt: eine Robo-Ente. Sie konnte mit den Flügeln schlagen, Brotkrumen und Körner aufpicken, trinken und vor sich hin schnattern. Neben dem ersten Roboter-Tier entwickelte der Franzose einen Automaten, der Flöte spielen kann.

Nikola Tesla, der für zahlreiche Erfindungen und Entdeckungen wie den Einsatz von Röntgenstrahlen oder das Radio bekannt ist, hat auch das erste ferngesteuerte Fahrzeug entwickelt. Im Jahr 1893 präsentierte er auf der Weltausstellung in Chicago ein kleines U-Boot, ausgestattet mit Antennen, welches mithilfe von Radiowellen gesteuert wurde.

Das Konzept des Roboters

Den Begriff Roboter hat erstmalig Karel Ĉapek im 20. Jahrhundert verwendet. Er stammt vom tschechischen Wort “robota”, welches als Fronarbeit übersetzt werden kann. Ĉapek hat im Jahr 1920 in seinem Theaterstück Rossums Universal Robots Maschinenmenschen auftreten lassen, die herangezüchtet wurden, um in der Industrie zu arbeiten. Diese nannte er Roboter. Sieben Jahre später trat im Film "Metropolis" die erste menschliche Maschine auf die Kinoleinwand. An Bekanntheit gewannen die Roboter in den 1940er Jahren. Der russisch-amerikanische Schriftsteller Isaac Asimov schrieb in seinen Kurzgeschichten über Maschinen mit künstlichen Gehirnen, die sich selbstständig bewegen und Aufgaben erledigen konnten. Mit seinen Geschichten legte er auch die drei Robotergesetze fest. Im ersten Gebot steht, dass ein Roboter niemals einen Menschen verletzten darf. Die nachfolgenden zwei Gesetze besagen, dass der Roboter stets Befehlen gehorchen und seine eigene Existenz schützen muss, jedoch stets unter Berücksichtigung des ersten Gesetzes.

Der erste Industrieroboter

Entscheidend für die weitere Entwicklung der Roboter war eine Cocktailparty im Jahr 1956. Der Erfinder George Devol hatte im Jahr 1954 das Patent für einen mechanischen Arm angemeldet. Auf der Suche nach einem Geldgeber traf er auf den Physiker, Ingenieur und Unternehmer Joseph Engelberger. Engelberger war großer Fan der Geschichten Asimovs und träumte davon, die Roboter aus den Erzählungen zu bauen. Er studierte an der Columbia Universität in New York und belegte einen der ersten Kurse in Servotheorie, ein Fachgebiet der Elektrotechnik, welches sich mit Steuerungen und Antrieben beschäftigt. Er arbeite für Manning, Maxwell and Moore – ein Unternehmen, das Steuerungen für Düsenflugzeuge und Atomkraftwerke baute. Die gemeinsame Party wurde der Grundstein für eine lebenslange Partnerschaft.

Engelberger und Devol entwickelten gemeinsam den ersten Industrieroboter, den Unimate. Sie gründeten noch im gleichen Jahr das Unternehmen Unimation. Ihre Roboter wurden erstmalig in einer Fertigungsstraße von General Motors installiert. Der Unimate wurde eingesetzt, um Druckgussteile von Autokarosserien zu schweißen. Während der Vertrieb der Roboter in den Vereinigten Staaten eher schleppend verlief, konnte das Unternehmen die Aufmerksamkeit des japanischen Marktes auf sich lenken. Seit 1968 hat Kawasaki die Lizenz, den Unimate für den asiatischen Markt zu produzieren. Seit 1970 werden die Roboter von Engelberger und Devol auch in Deutschland eingesetzt: bei Mercedes-Benz. Der Augsburger Hersteller Kuka machte den Unimate für die Schwerindustrie fit und begann selbst zu produzieren. Nach und nach schossen weitere Anbieter aus dem Boden.

Automobilindustrie ist Innovationsmotor der Robotik

Die Automobilbranche setzte die ersten Roboter ein und blieb für lange Zeit Hauptkunde der Roboter. Im Jahr 1975 brachte das schwedische Unternehmen Asea den ersten vollständig elektrischen, kommerziellen Industrieroboter auf den Markt. Er war mit einer Mikroprozesssteuerung ausgestattet und besonders für das Punktschweißen geeignet. Das japanische Unternehmen Yaskawa führte zwei Jahre später den ersten Gelenkroboter für die Industrie ein. Schweißstraßen der Autoindustrie wurden nach und nach mit Robotern besetzt. Als weitere Branche tat sich die Lebensmittelindustrie hervor. Hier wurden Robotern beispielsweise zum Umstapeln von Paletten eingesetzt.

Die Vermenschlichung des Roboters

In der Grundidee des Roboters ging es um eine Maschine, die menschliche Fähigkeiten hat und so Aufgaben übernehmen kann. Neben der Entwicklung von Industrierobotern tat sich Forschung auf, die sich mit der Ausgestaltung von Robotern nach Vorbild des Menschen beschäftigte. Dabei ging es vorerst weniger um das Erscheinungsbild, sondern vielmehr um die Fähigkeiten der Maschinen. Im Jahr 1966 wurde am Labor für künstliche Intelligenz (KI) am Stanford Research Institute “Shakey” entwickelt. Shakey, der Zittrige, war der erste autonom mobile Roboter. Mithilfe von Bilderkennung konnte er Hindernisse erkennen und sich eigenständig im Raum bewegen. Über eine erste Implementierung von noch sehr einfachen Natural Language Processing konnte Shakey schriftliche Befehle entgegennehmen, die beispielsweise vorgaben, wie er sich im Raum bewegen soll. Drei Jahre später konstruierte Victor Scheinman den “Stanford-Arm”, welcher standardmäßig für eine Vielzahl späterer Roboter verbaut wurde.

Der japanische Konzern Honda rief das Humanoid Robot Research and Development Program ins Leben. Einer von ihren Projekten ist “Asimo”. Seit 1999 arbeitete das Forschungsprojekt an dem humanoiden Roboter. Asimo ist circa 1,30 Meter groß und 48 Kilogramm schwer. Was er anderen Roboter voraushat? Den aufrechten Gang. Auch andere Nationen versuchten sich an der Imitation des menschlichen Gangs. Das Bernstein Center for Computional Neuroscience in Göttingen entwickelte den “RunBot. Der RunBot hat gebogene Füße, die besser mit unebenen Böden umgehen konnten. Der neurale Controller des Roboters wurde nach Vorbild des menschlichen Rückenmarks geschaffen. Das ermöglichte dem RunBot schnell zu laufen und kleine Hindernisse zu überwinden.

Professor Hiroshi Ishiguro forscht seit Jahrzehnten im Bereich der Robotik und verleiht seinen Werken möglichst menschliche Eigenschaften. Er gibt Ihnen also nicht nur einen menschlichen Gang, sondern auch Mimik und Gestik sowie weitere Eigenheiten der menschlichen Kommunikation. Seine Fragestellung: Welche Art von Roboter ist für eine Interaktion mit dem Menschen am besten geeignet. Seine Antwort darauf, ist ein möglichst menschenähnlicher Roboter. Der Japaner schafft Roboter mit menschlich aussehenden Körpern und Gesichtern. Im Jahr 2009 präsentierte er seinen eigenen Roboterzwilling: den Geminoid. Dieser sieht aus wie Ishiguro selbst, kann jedoch nicht selbstständig agieren. Er wird ferngesteuert und vertritt den Professor bei dem ein oder anderen Vortrag.

Roboter Zuhause, auf der Straße und im All

Auf der ganzen Welt sorgte die Mission Pathfinder für Schlagzeilen. Im Jahr 1997 landete der Roboter Sojourner im Rahmen einer Mission der Nasa auf dem Mars und erkundete mit einer Kamera das Gelände. Zwei Jahre später veröffentlichte Sony die Aibo-Serie. Die Aibo-Roboterhunde, legten den Grundstein für Roboter im Haushalt. Im Jahr 2003 kam unser Haushaltsheld, der Roomba, auf den Markt – ein runder, kleiner Staubsaugroboter, der selbstständig Böden sauber hält.

Im Jahr 2014 schicken Wissenschaftler der Ryerson Unversity in Toronto einen Roboter auf die Straßen Kanadas. Der Hitchbot hält fahrende Autos an und reist so durch das Land. Seine Reise wurde über die sozialen Medien festgehalten, der Hitchbot leider aber ein Jahr nach seinem Reiseantritt mutwillig von Unbekannten zerstört.

Ausblick

Es zeigt sich ein Trend, dass Roboter auch in der Industrie kleiner und wandlungsfähiger werden. Bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit werden die Maschinen leichter und kompakter. Sie können immer speziellere Aufgaben erledigen und werden flexibler in der Lösungsfindung. Mehr und mehr Unternehmen erkennen den Wert von sogenannten Cobots, also Robotern, die direkt mit dem Menschen zusammenarbeiten. Durch die wachsenden Stückzahlen können Roboter immer günstiger produziert werden. Auch außerhalb der Fertigungshallen erkennen mehr Branchen den Wert der eisernen Helfer. Mit den Fortschritten und Erkenntnissen im Feld der Mensch-Maschine-Interaktion dringen die Roboter in mehr Bereiche wie die Pflege oder den Service vor. Roboter werden unsere Geschichte begleiten und uns in Zukunft wohl nicht nur bei der Beseitigung von Fifis Haarflut unterstützen.

Die Geschichte des Roboters im Schnelldurchlauf:

60 v. Chr. Heron von Alexandria

Erfindung: Wagen, der selbstständig auf vorgegebener Strecke fahren kann

1478 Leonardo da Vinci

Erfindung: Selbstfahrender Wagen betrieben mit Uhrwerksfeder

1740 Jacques de Vaucanson

Erfindung: Robo-Ente, flötenspielender Automat

1893 Nikola Telsa

Erfindung: per Radiowellen ferngesteuertes Fahrzeug

1920 Karel Ĉapek

Erfindung: prägt den Begriff des Roboters

1940 Isaac Asimov

Erfindung: Roboter Kurzgeschichten und die drei Robotergesetze

1956 George Devol und Joseph Engelberger

Erfindung: Erster Industrieroboter Unimate

1966 Stanford Research Institute

Erfindung: Shakey – erster autonom mobiler Roboter

1997 Nasa

Erfindung: Sojourner landet auf dem Mars

2000 Honda

Erfindung: Asimo – Kommerziell erfolgreicher Roboter mit aufrechtem Gang

2003 iRobot

Erfindung: Staubsaugerroboter Roomba

2009 Hiroshi Ishiguro

Erfindung: Gemonoid – Roboter mit menschlichem Erscheinungsbild

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Sarah Kolberg

Sarah Kolberg ist Redakteurin bei fintechcube und hat sich in ihrer bisherigen Laufbahn vor allem mit der digitalen Transformation im Public Sector beschäftigt.