3. Februar 2015

Wann ist ein Roboter ein Roboter?

Roboter sind In. Doch viele automatisierte Maschinen, die als ‚Roboter‘ bezeichnet werden, sind im strengen Sinn gar keine Roboter. Ab wann gilt eine Maschine aber als Roboter? Wir sind der Sache auf den Grund gegangen.

Der Honda ASIMO auf einer Robotermesse.

Bei humanoiden Robotern wie dem ASIMO von Honda fällt die Kategorisierung leicht: Sie gehören eindeutig zur Familie der Roboter. Quelle: Wikipedia, Gemeinfrei.

Allzu lang liegt die Zeit nicht zurück, als Roboter bloße Science-Fiction waren. Mittlerweile sind sie Wirklichkeit geworden und erleichtern unser Leben auf vielfältige Weise. Sie helfen in der Industrie, in der Wissenschaft und Medizin. Die moderne Raumfahrt wäre ohne autonom arbeitende Roboter nicht denkbar. Doch auch im Alltag begegnen uns Roboter immer häufiger: beispielsweise als Spielzeugroboter oder als Helfer im Haushalt, wo sie den Boden staubsaugen oder Fenster putzen. In der Zukunft werden Roboter dem Menschen jedoch nicht nur als multifunktonale Arbeitsmaschinen dienen, sondern zu sozialer Interaktion fähig sein. Schon heute gibt es eine Reihe von humanoiden Robotern, die nicht nur die Mimik von Menschen deuten, sondern auch eigene Gesichtsausdrücke beherrschen.

Während diese humanoiden Roboter zweifelsfrei als Roboter klassifiziert werden können, fällt die Unterscheidung zwischen Maschine, Automat und Roboter bei anderen Typen ungleich schwerer. Zum Beispiel werden Kampfdrohnen gemeinhin den Militärrobotern zugeordnet. Doch kann ein ferngesteuertes Fluggerät überhaupt ein Roboter sein? Suggeriert der Begriff des Roboters nicht eine selbstständige Steuerung? Und wie verhält es sich mit den in der Industrie eingesetzten autonom arbeitenden Maschinen? Diese sind zumeist fest verankert und können sich darum nicht frei bewegen. Ist aber nicht gerade die freie Beweglichkeit des Roboters ein wichtiges Kennzeichen? Wenn dies nicht der Fall ist, kann dann am Ende gar ein Computer als Roboter gelten?
Was ein Roboter ist und was nicht, ist alles andere als klar. Welche Komponenten und Fähigkeiten eine Maschine besitzen muss, damit sie als Roboter bezeichnet werden kann, möchten wir im Folgenden erklären.

Ursprung des Wortes „Roboter“

Der Begriff Roboter leitet sich vom slawischen Wort robota ab und heißt so viel wie Fronarbeit. Als Wort für menschenähnliche Maschinen wurde er vom tschechischen Schriftsteller Karel Ĉapek (1890-1938) geprägt, der ihn erstmalig in seinem Drama Rossums Universal Robots verwendete. In dem Stück, das 1921 uraufgeführt wurde, erzeugt eine Firma künstliche Menschen, die ihren Erfindern dienen sollen. Letztlich lehnen sich die Roboter gegen die Knute der Sklaverei auf und vernichten die gesamte Menschheit. Das Wort „Roboter“ fand aufgrund des Erfolgs des Theaterstücks recht bald Gebrauch in der Alltagssprache und bezeichnete zunächst humanoide Roboter, das heißt Maschinen, die von der Form und Physiognomie dem Menschen ähneln.

Szene aus Karel Capeks Theaterstück Rossum’s Universal Robots.

Karel Capek prägte mit seinem Theaterstück Rossum’s Universal Robots den Roboter-Begriff. Im Verlauf der Handlung übernehmen die Roboter die Herrschaft über die Menschheit. Quelle: Wikipedia, Public Domain.

Auch die Robotergeschichten des russisch-amerikanischen Science-Fiction-Schriftstellers Isaac Asimov (1920-1992) trugen zur Etablierung des Begriffes bei. Sein literarisches Werk beeinflusste die pop-kulturelle Auseinandersetzung mit Robotern und verfestigte die Vorstellung vom Roboter als menschenähnlicher Maschine mit künstlicher Intelligenz.

Autonomie und Multifunktionalität sind grundlegend für Roboter

Während sowohl bei Ĉapek als auch bei Asimov der Begriff „Roboter“ auf humanoide Roboter beschränkt war, hat er sich im Lauf der Zeit gewandelt und umfasst heutzutage eine Vielzahl von Apparaturen, die mechanische Arbeiten verrichten kann. Thomas Christaller definiert den Roboter allgemeiner als „sensomotorische Maschinen zur Erweiterung der menschlichen Handlungsfähigkeit. Sie bestehen aus mechatronischen Komponenten, Sensoren und rechnerbasierten Kontroll- und Steuerungsfunktionen. Die Komplexität eines Roboters unterscheidet sich deutlich von anderen Maschinen durch die größere Anzahl von Freiheitsgraden und die Vielfalt und den Umfang seiner Verhaltensformen.“ Der entscheidenden Merkmale des Roboters sind demnach ein größerer Umfang an Verhaltensformen und ein höherer Grad an Autonomie gegenüber einer herkömmlichen Maschine. Was bedeutet dies konkret?

Der Unterschied zwischen Automat und Roboter

Das Prädikat autonom setzt sich aus zwei griechischen Wörtern zusammen: autos, was im Griechischen „selbst“ bedeutet und nomos für „Gesetz“. Die Übersetzung von autonom ist also „eigengesetzlich machend“.
Auch im Automat steckt das Wort autos. Zusammengesetzt mit maiesthai (deutsch: streben, trachten, suchen) ergibt dies das Wort automatos, das man als „sich selbst bewegend“ oder „von selbst geschehend“ übersetzen kann. Dem Begriff des Automaten zufolge arbeitet ein eben solcher genau wie ein Roboter eigenständig. In der Tat ist dies der Fall: Durch einen Auslöseimpuls in Gang gesetzt, ist er in der Lage, einen mechanischen Prozess ohne menschliche Kraft zu vollziehen. Beispiele hierfür sind Getränkeautomaten oder Kaffeemaschinen.

Die mechanische Ente des Erfinders Jacques de Vaucanson.

1738 konstruiert Jacques de Vaucanson die sich automatisch fortbewegende mechanische Ente. Obzwar Vorläuferin der modernen Roboter, ist sie ‚nur‘ ein Automat. Quelle: Wikipedia, Gemeinfrei

Während jedoch der Roboter im Rahmen seine Vorgaben in seiner Umgebung selbsttätig arbeiten und den mechanischen Prozess adaptieren kann, wiederholt der Automat nur den vordefinierten Arbeitsvorgang. Wird dieser Arbeitsvorgang nicht mehr benötigt, ist der Automat nutzlos. Ein Roboter ist hingegen programmierbar und dadurch für eine Mehrzahl an Aufgaben einsetzbar. Diese Universalität des Roboters wird in den Richtlinien des Vereins Deutscher Ingenieure betont:
„Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen bzw. menschlichen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.“ (VDI-Richtlinie 2860)
Ähnlich definiert die Robotic Industries Association einen Roboter:
„Ein Roboter ist ein programmierbares Mehrzweck-Handhabungsgerät für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste Aufgaben einsetzbar.“
Wann waren aber die technischen Vorrausetzungen für Maschinen solcher Art gegeben?

Erfindung des Transistors markiert Beginn der Roboter-Ära

Während die Idee, körperliche Arbeit vom Menschen auf Maschinen zu übertragen, bis in die Antike zurückreicht – die alten Griechen entwickelten beispielsweise Tempeltore, die sich von selbst öffneten –, konnten die Menschen erst Mitte des 20. Jahrhunderts ihren Traum von universell einsetzbaren und programmierbaren Maschinen erfüllen. Erst als in Folge der Erfindung des Transistors im Jahr 1947 integrierte Schaltkreise möglich waren und dadurch immer leistungsstärkere und kleinere Computer gebaut werden konnten, war man in der Lage, Roboter zu entwickeln, die komplexere Arbeitsvorgänge nach Programmiervorgaben selbstständig durchführten. Die erste Maschine, auf die dies zutraf, war der Universal Automation (kurz: Unimation), ein programmierbarer Manipulator, der in der industriellen Produktion eingesetzt werden konnte. Das dazugehörige Patent wurde 1954 vom amerikanischen Erfinder George Devol angemeldet. Es war die Geburtsstunde des Roboters.

Halten wir also fest: Ein Roboter ist eine programmierbare mit mehreren frei beweglichen Achsen bestückte Maschine, die verschiedenste Aufgaben und Tätigkeiten selbsttätig verrichtet. Anders als ferngesteuerten Maschinen benötigen Roboter nicht durchgehende externe Inputs, sondern agieren im Rahmen ihrer Programmiervorgaben autonom. Auch Automaten sind keine Roboter. Denn sie beherrschen nur einen Arbeitsvorgang und können nicht programmiert werden. Ebenso wenig sind Computer Roboter, da frei bewegliche Achsen ein weiteres Merkmal für Roboter sind. Allerdings verdienen auch fest verankerte Roboter, sofern sie über freie Achsen verfügen, die Bezeichnung ‚Roboter‘.

Quellen

  • Christaller, Thomas u.a., Robotik. Perspektiven für menschliches Handeln in der zukünftigen Gesellschaft, Berlin u.a. 2001.
  • Ichbiah, Daniel, Roboter. Geschichte, Technik, Entwicklung, München 2005.
  • Brillowski, Klaus, Einführung in die Robotik, Aachen 2004.
  • Krüger, Hardy, Robotik und Ethik, Potsdam 2009.

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