Roboter und Steuerungssysteme: Von der Herkunft zur KI

Die Herkunft des Roboters

Im zweiten Jahrhundert v. Chr. war der Grieche Ktesibios für seine Uhren und Wasserwerke mit beweglichen Figuren berühmt. Im Laufe der Jahrhunderte wurden Maschinen gebaut, die menschliche Fähigkeiten nachahmen sollten. Leonardo Torres Quevedo (1852–1936) gilt als einer der Vorläufer der künstlichen Intelligenz.

Das Wort „Roboter“ wurde erstmals im Jahre 1921 in dem Theaterstück R.U.R. verwendet. Es stammt tatsächlich vom tschechischen Wort robota ab, was „Arbeit“ oder „Frondienst“ bedeutet.

Zielsetzung beim Bau von Robotern

Wir bemühen uns, Roboter zu bauen, die präzise in der Lage sind, ihre jeweiligen Aufgaben zu erfüllen. Solche Aufgaben sparen dem Menschen Zeit und Aufwand. Aktuelle Roboter können jedoch nur die Dinge tun, für die sie programmiert wurden; sie können keine anderen Aufgaben ausführen.

Das ultimative Ziel ist der Bau von Robotern, die selbstständig Entscheidungen treffen können.

Steuerungssysteme: Automatik, Roboter und Computer

Steuerungssysteme lassen sich nach ihrer Komplexität unterscheiden:

• Einfache Steuerung (Open-Loop-Mechanismus): Dies ist vergleichbar mit dem Mechanismus eines Aufzugs, bei dem wir die gewünschte Etage wählen, ohne dass das System prüft, ob das Ziel erreicht wurde.
• Komplexere Steuerung (Closed-Loop-Mechanismus/Regelung): Dies liegt vor, wenn beispielsweise ein automatisches Tor erkennt, dass eine Person eintritt, und daraufhin öffnet.
• Automatische Steuerung: Moderne Waschmaschinen entscheiden beispielsweise, wie viel Wasser und Reinigungsmittel basierend auf der Menge der Kleidung verwendet werden.

Definitionen und Funktionsweise

Was ist ein Roboter?

Roboter sind Maschinen mit der Fähigkeit, Entscheidungen über die Daten zu treffen, die sie von ihrer Umgebung über Sensoren erhalten. Dafür muss die Maschine über einen Computer verfügen, der auf externe Reize reagiert und Aufgaben organisiert.

Ein Roboter muss Informationen aus seiner Umwelt erfassen und in Abhängigkeit von den empfangenen Daten entsprechende Maßnahmen als Reaktion durchführen.

Steuerung und Regelung

Steuerung:

Erkennt einen Zustand der Umwelt (Licht, Temperatur, Berührung, Feuchtigkeit etc.). Abhängig von den erkannten Werten wird eine Aktion durchgeführt.

Regelungssystem (Kontrollsystem):

Hierbei wird ein Sensor (z. B. LDR, NTC) verwendet, um ein Signal zu erfassen. Der Wert dieses Signals wird mit einem voreingestellten Wert verglichen, dem sogenannten Sollwert.

Eingangssignal:

Das Signal, das von außen durch einen Sensor aufgenommen wird.

Referenzsignal (Sollwert):

Der Wert, mit dem das Eingangssignal verglichen wird, um die notwendige Aktion zu bestimmen.