Grundlagen
Wie Roboter funktionieren: wahrnehmen, entscheiden, handeln
Jeder Roboter, vom Saugroboter bis zum Humanoiden, durchläuft denselben Kreislauf: Sensoren erfassen die Welt, Rechner entscheiden, Aktoren bewegen. Dieser Ratgeber erklärt die beteiligten Komponenten und wie sie zusammenspielen.
Ein Roboter ist eine Maschine, die ihre Umgebung selbstständig wahrnehmen, entscheiden, was zu tun ist, und auf die Welt einwirken kann. Die Details unterscheiden sich stark zwischen einem Reinigungsroboter, einem Industriearm und einem Humanoiden, doch die Bausteine sind dieselben.
Wahrnehmen
Sensoren übersetzen die physische Welt in Zahlen, mit denen der Rechner arbeiten kann. Manche blicken nach außen: Kameras, Tiefenkameras und LiDAR erzeugen ein Bild der Umgebung, Mikrofone oder Berührungssensoren registrieren Menschen. Andere blicken nach innen: Jedes motorisierte Gelenk hat einen Encoder, der seinen Winkel meldet, und eine IMU (inertiale Messeinheit) teilt einem Laufroboter mit, wie er sich neigt. Siehe So funktionieren Robotersensoren.
Entscheiden
Bordrechner verarbeiten die Sensordaten. Die Wahrnehmung erkennt Objekte und Menschen, die Lokalisierung ermittelt, wo sich der Roboter befindet, die Planung wählt den nächsten Schritt, und die Bewegungssteuerung setzt diesen Plan viele Male pro Sekunde in Befehle für jedes Gelenk um. Moderne Roboter kombinieren oft eine Echtzeitsteuerung für die Gelenke mit einem leistungsstärkeren Rechner, manchmal mit GPU, für Bildverarbeitung und KI-Modelle.
Handeln
Aktoren erzeugen Bewegung. In fast jedem modernen Roboter bedeutet das einen Elektromotor, der von einem Motortreiber angesteuert wird, meist gefolgt von einem Getriebe, das Geschwindigkeit in Drehmoment umsetzt. Das Ergebnis bewegt ein Gelenk, ein Rad, ein Bein oder einen Greifer. Siehe Das Innere eines Robotergelenks.
Energie
Ein mobiler Roboter trägt seine Energie mit sich, fast immer in einem Lithium-Ionen-Akkupack mit Batteriemanagementsystem. Akkukapazität und Leistungsaufnahme des Roboters entscheiden darüber, wie lange er zwischen zwei Ladungen arbeiten kann. Siehe Roboterakkus und Laufzeit.
Den Kreis schließen
Das entscheidende Wort ist Kreislauf: Der Roboter handelt, die Welt verändert sich, die Sensoren messen das Ergebnis, und der Roboter korrigiert sich. Je schneller und genauer dieser Kreislauf ist, desto ruhiger und sicherer bewegt sich der Roboter. Deshalb tauchen in jedem Ratgeber hier dieselben Begriffe auf: Sensoren, Steuerungen, Motoren, Getriebe und Energie.
Stöbern Sie im Roboterkatalog und vergleichen Sie, wie verschiedene Roboter diese Komponenten kombinieren; jede technische Angabe ist mit ihrer Quelle verlinkt.
