Robotik ist ein interdisziplinärer Zweig der Ingenieurwissenschaften und Informatik, der sich mit dem Entwurf, der Konstruktion, dem Betrieb und der Nutzung von Robotern beschäftigt. Ziel der Robotik ist es, Maschinen zu entwickeln, die Menschen bei alltäglichen Aufgaben unterstützen und ergänzen können, von der industriellen Fertigung bis hin zur persönlichen Assistenz und darüber hinaus.
Ein Roboter ist eine programmierbare Maschine, die eine Reihe von Aktionen autonom oder halbautonom ausführen kann. Roboter gibt es in verschiedenen Formen, aber allen gemeinsam ist die Fähigkeit, Objekte zu manipulieren, sich in Umgebungen zurechtzufinden und Aufgaben auf der Grundlage von Sensoreingaben und vorprogrammierten Anweisungen auszuführen.
Roboter bestehen typischerweise aus drei Hauptkomponenten:
Roboter werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, darunter:
Das Herzstück der Robotik ist die Programmierung. Sie ermöglicht es Robotern, Aufgaben auf intelligente Weise auszuführen. Beim Programmieren eines Roboters werden Algorithmen erstellt, die es ihm ermöglichen, sensorische Informationen zu verarbeiten, Entscheidungen zu treffen und entsprechende Aktionen auszuführen.
Ein einfaches Beispiel wäre die Programmierung eines Roboters, der durch ein Labyrinth navigieren soll. Der Algorithmus könnte beinhalten, dass der Roboter vorwärts geht, bis er auf ein Hindernis stößt, dann wendet, bis der Weg frei ist, und diesen Vorgang wiederholt, bis er den Ausgang findet. Die Logik kann mit Pseudocode zusammengefasst werden:
wenn nicht am Ausgang:
wenn der Weg frei ist:
vorwärts gehen
anders:
drehen, bis der Weg frei ist
Computer Vision ist ein Bereich der Informatik, der es Maschinen ermöglicht, visuelle Informationen aus der Welt zu interpretieren und zu verstehen. In der Robotik ist Computer Vision für Aufgaben wie Objekterkennung, Navigation und Manipulation von entscheidender Bedeutung. Ein mit einer Kamera ausgestatteter Roboter kann mithilfe von Algorithmen Bilder verarbeiten, Objekte oder Hindernisse identifizieren und bestimmen, wie er mit ihnen interagiert oder um sie herum navigiert.
Eine Möglichkeit, die Grundlagen der Robotik zu erkunden, sind einfache Robotik-Bausätze, wie sie beispielsweise für Bildungszwecke entwickelt wurden. Diese Bausätze enthalten häufig einen programmierbaren Mikrocontroller, Motoren, Sensoren und andere Komponenten, mit denen sich einfache Roboter bauen lassen. Benutzer können lernen, wie man den Roboter zusammenbaut, ihn für die Ausführung von Aufgaben programmiert und die Prinzipien von Sensoren und Aktoren versteht.
Der Bereich Robotik entwickelt sich rasant. Fortschritte in den Bereichen künstliche Intelligenz, Materialwissenschaft und Computervision führen zu leistungsfähigeren und vielseitigeren Robotern. Zukünftige Entwicklungen könnten Roboter mit erweiterten Entscheidungsfähigkeiten, verbesserter Autonomie und der Fähigkeit, aus ihrer Umgebung zu lernen, umfassen.
Die Robotik kombiniert Elemente der Informatik und des Ingenieurwesens, um Maschinen zu schaffen, die eine Vielzahl von Aufgaben ausführen können. Von einfachen Lernbausätzen bis hin zu komplexen industriellen und medizinischen Anwendungen hat die Robotik das Potenzial, viele Aspekte unseres Lebens zu verändern. Mit dem technologischen Fortschritt werden sich die Fähigkeiten von Robotern weiter ausbauen und neue Möglichkeiten für ihren Einsatz eröffnen.