Vor humanoidem Roboter, der an einer Computertastatur sitzt, schweben Fragezeichen in der Luft

Roboter sind ein komplexes Thema. Kollege Roboter beantwortet die wichtigsten Fragen zu den Themen Industrieroboter, kollaborative und Leichtbaurobotik. (Bild: Stock Adobe.com)

Wie lautet die Definition von Roboter?

Das kommt ein bisschen darauf an, wen man fragt: Für den Duden ist es eine “(der menschlichen Gestalt nachgebildete) Apparatur, die bestimmte Funktionen eines Menschen ausführen kann.”

Laut der eher technisch orientierten VDI-Richtlinie 2860 sind Industrieroboter “universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.“

Stark vereinfacht kann man sagen: ein Roboter ist eine Maschine, die darauf programmiert werden kann, Bewegungen auszuführen.

Wie Experten aus Industrie und Forschung den Begriff Robotik definieren.

Woher kommt der Begriff Roboter?

Der Begriff Roboter leitet sich vom tschechischen/slawischen Wort Robota ab, was so viel wie Arbeit oder Fronarbeit bedeutet. Der tschechische Schriftsteller Karel Čapek bezeichnete Maschinenmenschen erstmals als Robot, und zwar im 1920 veröffentlichten Theaterstück „R.U.R. – Rossum‘s Universal Robots“.

Eine Szene aus Karel Čapeks Theaterstück, „R.U.R. – Rossum‘s Universal Robots“ mit drei von Menschen gespielten Robotern.
Eine Szene aus Čapeks Theaterstück, „R.U.R. – Rossum‘s Universal Robots“ mit drei von Menschen gespielten Robotern. (Bild: Public Domain / Wikimedia commons)

Seit wann gibt es Industrie-Roboter? 

Die US-Amerikaner George Devol und Joseph Engelberger entwickelten und bauten mit Unimate den ersten Roboter, der von einer Elektronik programmiert werden konnte. Bereits 1954 meldete der Erfinder Devol das Patent für einen programmierbaren Arm an. Allerdings fehlten ihm das Geld, um sein Projekt umzusetzen. 1956 traf er bei einer Cocktailparty auf den Investor, Unternehmer, Physiker und Ingenieur Joseph Engelberger. Engelberger machte sich mit so viel Elan an die Arbeit, dass er heute als Vater der modernen Robotik gilt.



Das Youtube-Video von 1967 zeigt den Unimate, der als erster programmierbarer Industrie-Roboter gilt, im Einsatz

Wieviele Roboter sind weltweit im Einsatz?

Laut der International Federation of Robotics waren 2020 etwas mehr als drei Millionen Industrieroboter im Einsatz. Ein Jahrzehnt zuvor lag die Zahl noch bei knapp über einer Million Einheiten.

 

Balkengrafik zeigt die Entwicklung der Zahl weltweit im Einsatz befindlicher Industrieroboter zwischen 2010 und 2020
Entwicklung der Zahl weltweit im Einsatz befindlicher Industrieroboter (Bild: Datawrapper / IFR)

Vernichtet ein Roboter Arbeitsplätze oder schafft er Jobs?

Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Studien zu dieser Frage kommt zu einer eindeutigen Antwort. Der Wirtschaftswissenschaftler Prof. Marcel Smolka (Europa-Universität Flensburg) und seine Kollegen analysierten die Daten mehrerer tausend spanischer Fertigungsunternehmen über einen Zeitraum von 27 Jahren (1990 bis 2016). Auf diese Weise konnten sie Entwicklungen in Unternehmen, die Roboter einsetzten vergleichen mit jenen, die es nicht taten.

Das kam dabei heraus: Die Untersuchung der Daten zeigt, dass die Einführung von Robotern innerhalb von vier Jahren zu erheblichen Produktionssteigerungen von 20-25 % führte, der Anteil der Arbeitskosten um 5-7 %-Punkte sank und zur Schaffung von Nettoarbeitsplätzen in Höhe von 10 % führte. Unternehmen, die keine Roboter einsetzen erlebten dagegen signifikante Arbeitsplatzverluste. Smolka: „‘Robot adopters‘ weiten ihre Geschäftstätigkeit aus und schaffen Arbeitsplätze, während ‚non-adopters‘ angesichts des verschärften Wettbewerbs mit Hochtechnologie-Unternehmen negative Produktions- und Beschäftigungsergebnisse erzielen.“

Welche Arten von Industrie-Robotern gibt es?

Es gibt sehr viele Typen von Robotern: Am bekanntesten sind die sogenannten Knickarmroboter, die einem menschlichen Arm nachgeahmt sind.  Sie werden üblicherweise mit vier, fünf oder sechs Achsen (Gelenken) gebaut, es gibt aber auch Modelle mit noch mehr Achsen.


Es gibt aber noch viele weitere Varianten wie Scara- und Deltaroboter oder kartesische Portale für bestimmte Aufgaben.


Darüber hinaus werden auch aktive Exoskelette und autonome Fahr- und Flugzeuge (Drohnen) zu den Robotern gezählt, weil sie Programm-gesteuert Bewegungen ausführen.

Was kann ein Roboter? 

Ein Roboter führt zunächst einmal per Definition selbständig Bewegungen aus. Welche konkreten Arbeiten sich dadurch verrichten lassen, hängt vor allem von dem Werkzeug ab, mit dem der Roboter ausgestattet wurde. Mit einem Greifer lassen sich zum Beispiel Objekte aufnehmen und an anderer Stelle ablegen (Handhabung), mit einer Schweißzange metallische Objekte verbinden. Laut der IFT wurden 2020 die meisten neuen Roboter für Handhabungsaufgaben eingeführt, gefolgt von Schweißrobotern und Robotersystemen für die Montage von Teilen.

Balkengrafik zeigt die jährlichen Neuinstallationen von Industrie-Robotern nach Anwendungsbereichen in den Jahren 2018, 2019 und 2020.
Jährliche Neuinstallationen von Industrie-Robotern nach Anwendungsbereichen. (Bild: IFR)

Wer sind die wichtigsten Hersteller von Industrierobotern?

Zu den wichtigsten Herstellern von Industrierobotern zählen die japanischen Unternehmen Fanuc und Yaskawa, ABB aus der Schweiz und Kuka aus Deutschland. Der weltweite  Jahresumsatz der Robotikbranche wird aktuell auf etwa 40 Milliarden US-Dollar geschätzt.

Wie nimmt ein Roboter seine Umwelt wahr?

Klassische Industrieroboter hatten ursprünglich gar keine Wahrnehmung ihrer Umgebung. Sie haben sozusagen “blind” ihre programmierte Bewegung ausgeführt - zum Beispiel eine Autokarosserie von einem Platz an einen anderen gehoben. Deswegen war auch zwingend eine Schutzzaun erforderlich, um dabei keine Menschen zu gefährden.

Aber schon seit langem werden Roboter mit Kameras ausgestattet, damit sie zum Beispiel aus einer Kiste mit Schrauben eine einzelne Schraube aufnehmen und herausholen können.

Insbesondere in Robotern, die ohne Schutzzaun mit Menschen zusammenarbeiten (Cobots) sind die Gelenke der Roboterarme in der Regel mit Kraft-/Drehmoment-Sensoren ausgestattet, die erkennen, wenn der Arm auf einen Widerstand trifft - etwa durch Kollision mit einem Menschen.

Darüber hinaus werden Roboter je nach Aufgabe mit weiteren Sensoren ausgestattet, die zum Beispiel auf Laser oder Ultraschall basieren.

Was ist ein Cobot? 

Der Name setzt sich zusammen aus den englischen Begriffen Collaborative Robot, also Roboter für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ohne Schutzzaun. Dazu müssen die Cobots relativ leicht gebaut sein und durch Sensoren erkennen, wenn sie Gefahr laufen, durch ihre Bewegung Menschen zu verletzen.

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