Glaubt man der Werbung, werden wir schon bald in selbstfahrenden Autos zur Arbeit fahren und uns von autonomen Flugtaxis durch die Gegend fliegen lassen. Bis es so weit ist, dürfte allerdings etwas Zeit vergehen, da viele Anwendungsfälle noch immer zu komplex für Roboter sind. In anderen Bereichen ist der Einsatz autonomer Robotersysteme hingegen längst Wirklichkeit.
Was muss die Automatisierung leisten können?
Immer häufiger werden autonome Systeme eingesetzt, wenn es um die Automatisierung von Arbeiten oder Prozessen geht, die für Menschen zu eintönig, zu komplex oder zu gefährlich sind. Dazu müssen die Robotersysteme über bestimmte Basisfähigkeiten verfügen, die ihnen die Durchführung der Aufgaben ermöglichen. Es reicht also nicht, einen Roboter oder andere Systeme mit bestimmten Parametern zu programmieren, wie es etwa in der Industrie seit langem praktiziert wird. Vielmehr muss sich ein autonomes System an bestimmte Gegebenheiten anpassen können. Hierfür sind Sensoren erforderlich, die eine Umgebung erfassen können und dem System ermöglichen, sich anhand eines entsprechenden Umgebungsmodells zu orientieren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn autonomes Fahren realisiert werden soll. Das Fahrzeug muss selbsttätig Verkehrsschilder erkennen und sich anhand einer 3D-Karte orientieren können. Im öffentlichen Straßenverkehr ist dies jedoch deutlich komplexer als beispielsweise beim Einsatz eines autonomen Mähdreschers auf dem Feld oder eines Saugroboters in der Wohnung. Andere Verkehrsteilnehmer, wechselnde Fahrbahnbedingungen und Wettereinflüsse sind nur einige der Faktoren, die zu berücksichtigen sind.
Beispiele für autonome Systeme, die bereits eingesetzt werden:
- Autonome mobile Roboter sind als Sensorenträger und Transportsysteme im Einsatz. Mit ihnen lässt sich der Materialtransport automatisieren. Dies funktioniert nicht nur in einer kontrollierten Umgebung, sondern auch in unstrukturierten Gebieten. Solche Roboter sind gegebenenfalls auch dazu in der Lage, sich in unbekannten und gefährlichen Umgebungen zurechtzufinden und diese zu kartieren.
- Autonome Roboter mit mobilen Manipulatoren (z. B. Arme mit Baggerschaufeln, Greifern etc.) können Aufgaben an Orten ausführen, die für Menschen unzugänglich sind. Solche Systeme lassen sich bei der Beseitigung giftiger oder radioaktiver Stoffe nach einer Katastrophe einsetzen. Auch beim Rückbau von Atomkraftwerken sind solche autonomen Roboter hilfreich.
- Autonome schwere Arbeitsgeräte kommen dort zum Einsatz, wo nicht nur schweres Arbeitsgerät gefragt ist, sondern die Arbeit für Menschen zu unangenehm oder zu gefährlich ist. Solche Systeme müssen die Arbeitsgeräte nicht nur sicher einsetzen, sondern die gewünschte Aufgabe komplett autonom erledigen können. Derartige Roboter lassen sich sehr vielseitig einsetzen. In der Landwirtschaft lassen sich autonome Feldmaschinen und andere Geräte sehr effizient einsetzen. Dank Fernprogrammierung können Landwirte ihre Maschinen jederzeit kontrollieren und Arbeiten anders priorisieren.
- Autonomes und vernetztes Fahren ist eine besonders populäre Anwendung, deren Serientauglichkeit bislang noch nicht nachgewiesen ist. Neben der Lösung technischer Probleme bei der Erfassung und Bewegungsplanung, sind auch ethische Fragen zu klären (etwa bei der Auflösung von Konflikten in Unfallszenarien).
- Durch autonome Steuerung von Robotergruppen mittels KI lassen sich ganze Schwärme von Drohnen koordinieren.
- Autonome maritime Systeme unterstützen die Seefahrt schon heute auf vielfältige Weise. Autopiloten können den Kurs nicht nur halten, sondern bei unerwarteten Gefahren selbsttätig reagieren. Auf dem Meer ist dies aufgrund anderer Reaktionszeiten und geringerer Umgebungseinflüsse deutlich einfacher umzusetzen als beispielsweise auf der Straße.
- Autonomes Fliegen soll beim Einsatz von Flugtaxis Wirklichkeit werden. Schon heute können moderne Autopiloten in Flugzeugen einen Großteil der Pilotenarbeit übernehmen. Insbesondere das Militär hat bei der Entwicklung unbemannter Fluggeräte bereits sehr viel Erfahrung gesammelt.
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Mobile Robotersysteme für die Industrie 4.0
Während in den Medien meist nur von selbstfahrenden Autos die Rede ist, fokussieren sich viele Entwickler auf autonome Robotersysteme, die in einfacher zu kontrollierenden Umgebungen eingesetzt werden. So funktioniert die autonome Technik in Landwirtschaft und Industrie besonders gut. In Bereichen, wo nur wenige unberechenbare Ereignisse zu erwarten sind, arbeiten automatisierte Fahrzeuge und Maschinen also schon jetzt sehr effizient.
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