Robotik - klimawerkstatt.org · 2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte 2.1 Soziale Aspekte...
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Nachhaltige Robotik
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Erstellt von Phillip Schönberg, Dominik Wach, Nico Beck und
Marco Stöber
Inhaltsverzeichnis 1. Definition und Geschichte der Robotik
2. Verschiedene Aspekte der Robotik Soziale Aspekte Ökonomische Aspekte Ökologische Aspekte
3. Exoskelett Was ist ein Exoskelett? Wie funktioniert es? Verschiedene Einsetzungszwecke
4. Roboter im umweltfreundlichen Einsatz „Exploring Ocean Fronts“ Projekt „Smart Farming“
Roboter aktiv im Umweltschutz
5. Unterstützungs- und Krisenhilfe mithilfe moderner Robotik Krisensituation Lawine Krisensituation Tsunami Krisensituation Erdbeben
6. Fazit
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1. Definition und Geschichte Die Robotik oder Robotertechnik beschäftigt sich mit dem Entwurf, der Gestaltung, der
Steuerung, der Produktion und dem Betrieb von Robotern, z.B. von Industrie- oder Servicerobotern. Bei humanoiden Robotern geht es auch um die Herstellung von Gliedmaßen und Haut, um Mimik und Gestik sowie um natürlich-sprachliche Fähigkeiten. Im Fokus sind Hardwareroboter mit Hard- und Software Prof. Dr. Oliver Bendel Professor für Wirtschaftsinformatik
Im Jahr 2008 waren rund 1,2 Millionen Roboter in der Industrie im Einsatz, bis 2019 werden mehr als 1,4 Millionen neue Industrieroboter rund um den Globus installiert und damit die Gesamtzahl auf 2,6 Millionen erhöht Prognose des International Federation of Robotics (IFR)
Geschichte:
1740 konstruierte und erbaute Jacques de Vaucanson einen flötenspielenden Automaten, eine automatische Ente sowie den ersten programmierbaren vollautomatischen Webstuhl
1920 führte der Schriftsteller Karel Capek den Begriff Roboter für einen Androiden ein Ab etwa 1955 kamen erste NC-Maschinen auf den Markt, 1954 meldet George Devol in den
USA ein Patent für den ersten Industrieroboter an In Deutschland wurde die Robotertechnik ab Anfang der 1970er Jahre produktiv eingesetzt
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.1 Soziale Aspekte
Soziale Robotik
Zielsetzung: Sie beschäftigt sich mit (teil-)autonomen Maschinen, die in Befolgung sozialer Regeln mit Menschen interagieren und kommunizieren können und zuweilen humanoid realisiert und mobil sind
"Lasst die Roboter die Jobs machen und uns dabei helfen, dass wir uns wirklich wichtige Arbeit ausdenken können“ - Arbeitsforscher Eric Brynjolfsson
Menschen werden vor anstrengenden und verschleißenden Verrichtungen zu bewahren
Es können technische Fehler auftreten, die unter Umständen tödlich sind
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.1 Soziale Aspekte
Roboter dienen als Unterstützung für bereits überlastetes Personal
Durch den demographischen Wandel werden wir auf lange Sicht hin immer mehr ältere Menschen haben und bereits jetzt gibt es viel zu wenige Pflegekräfte
Bietet gute Alternative/Unterstützung
Es entsteht eine Arbeitserleichterung für den Menschen
(z.B. Staubsaugerroboter)
Die Unselbständigkeit nimmt zu
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.1 Soziale Aspekte Berechnung der Volkswirte der Bank ING-Diba
Die Untersuchung basiert auf einer wissenschaftlichen Studie aus dem Jahr 2013, in der Carl Frey und Michael Osborne untersucht haben, wie stark der amerikanische Arbeitsmarkt von der Automatisierung betroffen wäre
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.1 Soziale Aspekte
„Zwar dürften mit der Industrie 4.0, dem digitalen Wandel in der Produktion, in den kommenden Jahren in Deutschland rund 430.000 neue Arbeitsplätze entstehen. In derselben Zeit gingen aber 490.000 meist einfachere Jobs verloren, hat das Institut für Arbeitsmarkt-und Berufsforschung (IAB) errechnet“
In Berufen, die eine Spezialisierung oder Expertenwissen erfordern, liegt die Wahrscheinlichkeit, den eigenen Job an eine Maschine zu verlieren, gerade einmal bei elf beziehungsweise zwölf Prozent
Die Robotik ist ein sehr interdisziplinäres Feld, welches sehr viele Gebiete schneidet
der Informatik, Ingenieurswissenschaft, Physik
Roboter Schaffen Arbeitsplätze durch Bedienung und Wartung
Menschen mit körperlichen Einschränkungen können lernen eine Anlage zu bedienen, um so in der Arbeitswelt bleiben zu können
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.2 Ökonomische Aspekte
Prinzip: Teure menschliche Arbeit durch billige, aber intelligentere Maschinen als bisher zu ersetzen
Industrie 4.0. Die Robotik strebt die Automatisierung, Autonomisierung, Flexibilisierung und Individualisierung an
Kleine Firmen können sich die Roboter nicht leisten
Gefahr der Bildung eines Monopols
Roboter sind nicht an Arbeitsschutzgesetze gebunden
können dauerhaft produzieren und benötigen keine Pause oder Urlaub10
2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.2 Ökonomische Aspekte
Die Fertigung wird durch den Einsatz von Robotern effizienter und kannte mit weniger Personen durchgeführt werden
Kosteneinsparung mit qualitativ und quantitativ dem gleichen Ergebnis
Ohne Roboter ist es unmöglich unseren Lebensstandard zu halten (z.B. Automobilproduktion)
Hohe Unterhaltungskosten durch Energieverbrauch
Höherer Umsatz deckt das Defizit
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.2 Ökonomische Aspekte
Es sind nicht genügend Arbeitskräfte vorhanden, Roboter können diese Lücke füllen
Handwerkliche Berufen fehlen die fähigen Fachkräfte, da die meisten Menschen in andere Bereiche gehen
Produktionsabläufe lassen sich schneller, flexibler und nahezu frei von menschlichen Fehlern gestalten
Hohe Lohnkosten und Sozialabgaben können seitens des Unternehmens gespart werden
Roboter können Arbeiten mit einer sehr hohen Präzision durchführen
Unflexibel im Anwendungsbereich (Spezialisierungen/ Versch. Bereiche)
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.3 Ökologische Aspekte
Auch Roboter, die sich für den Umweltschutz einsetzen, sind für Deutschland und andere Länder eine Chance, etwa solche, die gezielt Unkraut vernichten, ohne dass Gift eingesetzt werden muss, oder solche, die alleine oder in Schwärmen Abfall in Gewässern einsammeln
Viel weniger Müllverbrauch durch Arbeiter
Spart Ressourcen und Kosten für die Müllentsorgung sinkt
CO2-Verbrauch steigt durch Energieproduktion
Regenerative Energie als Ausgleich (Thermostrom/Solarstrom/Wasserwerk)
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2. Die Betrachtung der verschiedenen Aspekte
2.3 Ökologische Aspekte
Alte Roboter können recycelt werden
Kosteneinsparung bei Neuanschaffung
Viele Roboter laufen auf der Basis von Grüner Energie
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3.0 Exoskelett
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3.1 Was ist ein Exoskelett?
Das Exoskelett ist ein künstliches, mechanisches Gerüst
dienen zum Schutz und der Stabilisierung
In vielen Bereichen einsetzbar
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3.2 Wie funktioniert es?
Verstärkung der Muskelkraft anhand von mechanischen Gelenken, wodurch die menschlichen Gelenke unterstützt werden
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3.3 Militärische Zwecke
Das Exoskelett-Modell „HULC“ wurde von Lockheed Martin konstruiert
Gebaut um im aktiven Dienst leichteren Transport zu ermöglichen
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3.3 Industrielle Zwecke
In der aktiven Produktion müssen viele körperlich belastende Tätigkeiten von Menschen durchgeführt werden
Um Verletzungen zu vermeiden werden Exoskelette eingesetzt
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3.3 Medizinische Zwecke
Gleichgewichtsübungen
Bewegungsübungen
Stärkung der Muskulatur
Ermöglichung des Laufgefühls
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4. Roboter im
umweltfreundlichen Einsatz
Abb. Robotergesteuerte Bewässerung
Roboter helfen der Wissenschaft
Robotertechnik hilft modernen Wissenschaftlern aktuelle Umweltprobleme zu erkennen und zu bekämpfen
Sammlung von wertvollen Daten/Information (Wasserströme, Salzgehalten, Chemikalien in der Atmosphäre)
Planung/Einsparung von gefährlichen
Substanzen (Pestizide)
Eliminierung von gefährlichen Material
(Öl, radioaktives)
Roboter im umweltfreundlichen Einsatz
Erforschung von gefährlichen Lebensräumen (Fukushima, Tschernobyl, etc.)
Säuberung von Luftpartikeln (Zigarettenrauch, Filterung)
Abb. Unbemannte Datensammlungsroboter im Einsatz
Curiosity Rover; Erforschung des Planeten Mars
4.1 Das „Exploring Ocean Fronts (MASSMO)“ Projekt
Innovative Robotertechnologie steht im Mittelpunkt des bisher größten Forschungsdatenprojektes dieser Art
Eine Flotte Hi-Tech Roboter patrouillieren über Wochen große, dynamische Teile des Ozeans und sammeln gigantische Mengen an Daten
Die hierfür verwendeten Vehikel sind in der Lage selbstständig große Strecken zurücklegen und funktionieren auf Basis grüner Energie (Solar- sowie Wasserenergie)
Autonomer Datensammlungsroboter (MASSMO 1-3)
Jeder der Roboter agiert in unterschiedlichen Höhen und Geschwindigkeiten.
Die Roboter sind ausgestattet mit einerVielzahl an Sensoren zur Messung von Temperatur, Salzgehalt, Chorophylgehalt undWildtierverhalten
Phasen des MASSMO-Projektes(„Marine Autonomous Systems in Support of Marine
Oberservation“)MASSMO 1:
Phase 1 beinhaltet den Start von sieben Marine-Robotern an den Scilly-Inseln im Süden Englands
Auf einer Strecke von 300 Meilen sammeln diese Vehikel konstant Unmengen an Daten
MASSMO 2:
Zwei weitere Roboter kommen zum Einsatz, die sich rein an der Wasseroberfläche bewegen
Diese speziellen Robotern dienen zur Erforschung warum dieses Gebiet beliebt bei speziellen Tierarten wie Delfinen und Seevögeln ist
Phasen des MASSMO-Projektes
Auf eine Dauer von zwei Wochen werden zehn weitere Roboter eingesetzt
Das Ziel hier ist ein Maximum an Daten in kurzer Zeit zu sammeln, hierfür wurde ein neues Testgebiet ausgewählt
Das Testgebiet befindet sich im Nord-Westen der Küste Schottlands
4.2 „Smart Farming“
Roboter und innovative Technik haben schon länger Einzug gehalten auf dem modernen Bauernhof
Der moderne Bauernutzt die Technik und spart Ressourcen durch autonome Fahrzeuge oder maschinell gesteuerte, zielgenaue Düngung oder Schädlingsbekämpfung
4.2 „Smart Farming“
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Autonome fahrende Traktoren befinden sich bereits in jedem Großbetrieb
Diese werden über GPS in Real Time quer über die Felder navigiert
Durch millimetergenaue Berechnung spart man Zeit und Treibstoff
4.2 „Smart Farming“
„BoniRob“ von Bosch Deepfield Robotics
„BoniRob“ ist eine selbstständige Roboterplattform für den Einsatz in der Landwirtschaft.
Batteriegetrieben fährt das Modul autonom entlang von Pflanzenreihen.
Der Roboter entfernt Unkraut ohne den Einsatz von Herbiziden und spart dadurch extrem viel Zeit und Rohmaterial
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4.3 Roboter aktiv im Umweltschutz
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AEROS System (Airborne Emergency Response to Oil Spills)
Das weltweite erste/einzige autonome Roboter Reaktionssystem auf Ölkatastrophen
AEROS bezeichnet eine Flotte von satellitengesteuerten Filterrobotern. Die Roboter saugen ölverseuchtes Wasser auf und filtern das Wasser bis zu einem Reinheitsgrad von 99%
Das dabei gesammelte Öl wird aufgefangen und kann wiederverwendet werden. Jeder Roboter kann bis zu 7000l pro Minute reinigen
Diese Technologie befindet sich allerdings noch in der Testphase, jedoch waren erste Versuchemit kontrollierten Ölaustritten sehr erfolgreich
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5. Unterstützungs- und
Krisenroboter
Roboter können in Krisengebieten eingesetzt werden
Sicherheit von helfenden Menschen
Schnelleres Auffinden von Menschen in Not
5.1 Fallbeispiel Lawinen
Design nach Regenwürmern
Kann über rutschige Oberflächen, enge Schächte und kleine Öffnungen
Ausgestattet mit Kameras, Sensoren und Mikrofon
Einfache Rückbewegung möglich
5.2 Krisensituation Tsunami
Ein autonomes Boot zur Erkennung
von Tsunamis
Bis zu ein Jahr ohne Treibstoffzufuhr
Mikrofon, Zeitraffer-Kameras und
Satelliten-Funk
Wirtschaftlich aber benötigt viele Kilometer Kabel
5. Krisensituation Erdbeben
Zwei Roboter, erkunden eigenständig Gebäude
Ein großer und ein kleiner
Beide Roboter haben ein Assistenzsystem
Kleiner Roboter hat Sensoren und Laser
Beide haben Kettenantrieb, der große Roboter für Durchbruch und der kleine für Erkundung
5. Krisensituation Erdbeben
Nach Vorlage von Kakerlaken
Für Erdbeben geeignet
6. FazitAllgemein gehören den Roboter die Zukunft. Es gibt so gut wie keinen
Lebensbereich der in naher Zukunft nicht von Roboter und Robotertechnik beeinflusst oder gar dominiert wird.
Wir stehen positiv zu der Zukunft mit Robotern, da wir an einen Ausgleich zwischen menschlicher Arbeitskraft und Maschine glauben. Auch denken wir das die Robotik uns in Zukunft gesundheitlich bereichert und in gefährlichen
Bereichen helfen wird.
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Quellenangabe
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Quellenangabe
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• https://www.heise.de/newsticker/meldung/Roboter-Boot-soll-in-Japan-vor-Tsunamis-warnen-3617007.html
• https://www.aerzteblatt.de/archiv/182636/Robotertechnik-Hilfe-fuer-Retter-bei-Erdbeben
• https://www.welt.de/wissenschaft/article152018441/Kakerlaken-Roboter-soll-bei-Katastrophen-helfen.html
• https://www.iais.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/presseinformation-160908.html
• https://www.used-robots.com/education/robots-and-the-environmental-future
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• http://projects.noc.ac.uk/exploring-ocean-fronts/about
• https://www.ebnerstolz.de/de/4/3/8/6/2/ES_Forecast-Beileger_Smart_Farming_8-2016.pdf
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• https://www.deepfield-robotics.com/de/BoniRob.html
• http://www.roboticstomorrow.com/content.php?post_type=1919
• http://de.euronews.com/2016/09/08/erdbeben-in-italien-roboter-und-drohnen-helfen-einsatzkraeften
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