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Nachhaltige Robotik 1 Erstellt von Phillip Schönberg, Dominik Wach, Nico Beck und Marco Stöber

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Nachhaltige Robotik

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Erstellt von Phillip Schönberg, Dominik Wach, Nico Beck und

Marco Stöber

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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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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5. Krisensituation Erdbeben

Nach Vorlage von Kakerlaken

Für Erdbeben geeignet

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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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1184&bih=520#imgrc=EzV1burjOIq1MM:

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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

• http://www.nature-education.org/robot-garden.jpg

• 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

• http://www.elektroniknet.de/elektronik/automation/bauernhof-4-0-129899.html

• 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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