Die Hauptteile eines Roboters

Ein Roboter ist eine Maschine, die automatisch funktioniert und sich an Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen kann. Obwohl das Wort "Roboter" zum ersten Mal in dem Theaterstück "Rossums Universal Robots" des tschechischen Schriftstellers Karl Capek von 1921 verwendet wurde, Menschen basteln seit der Zeit der Pharaonen an Maschinen, die ohne menschliche Führung laufen. Roboter sind ein Grundnahrungsmittel der Science-Fiction und ein zunehmend wichtiger Teil unserer Gesellschaft, da sie viele Jobs ausführen, die für den Menschen zu gefährlich oder zu langweilig sind.

Auf der grundlegendsten Ebene überleben Menschen und andere Tiere durch ein Prinzip namens Feedback. Der Mensch spürt, was um ihn herum passiert und reagiert entsprechend. Die Verwendung von Feedback zur Steuerung der Funktionsweise einer Maschine geht mindestens auf das Jahr 1745 zurück, als der englische Sägewerksbesitzer Edmund Lee das Prinzip nutzte, um die Funktion seiner windbetriebenen Mühle zu verbessern. Jedes Mal, wenn der Wind die Richtung änderte, mussten seine Arbeiter die Windmühle verschieben, um dies auszugleichen. Lee fügte der größeren zwei kleinere Windmühlen hinzu. Diese kleineren Windmühlen trieben eine Achse an, die automatisch die größere drehte, um dem Wind entgegenzuwirken.

Das Steuerungssystem eines Roboters verwendet Feedback genauso wie das menschliche Gehirn. Anstelle einer Ansammlung von Neuronen besteht das Gehirn eines Roboters jedoch aus einem Siliziumchip, der als Zentraleinheit oder CPU bezeichnet wird und dem Chip ähnelt, auf dem Ihr Computer läuft. Unser Gehirn entscheidet aufgrund des Feedbacks unserer fünf Sinne, was zu tun ist und wie es auf die Welt reagiert. Die CPU eines Roboters macht das Gleiche basierend auf Daten, die von Geräten gesammelt werden, die als Sensoren bezeichnet werden.

Roboter erhalten Feedback von Sensoren, die menschliche Sinne nachahmen, wie Videokameras oder Geräte, die als lichtabhängige Widerstände bezeichnet werden und wie Augen oder Mikrofone funktionieren, die als Ohren fungieren. Manche Roboter haben sogar Berührung, Geschmack und Geruch. Die CPU des Roboters interpretiert Signale dieser Sensoren und passt ihre Aktionen entsprechend an.

Um als Roboter zu gelten, muss ein Gerät einen Körper haben, den es als Reaktion auf die Rückmeldungen seiner Sensoren bewegen kann. Roboterkörper bestehen aus Metall, Kunststoff und ähnlichen Materialien. In diesen Körpern befinden sich kleine Motoren, die als Aktoren bezeichnet werden. Aktuatoren ahmen die Wirkung menschlicher Muskeln nach, um Teile des Roboterkörpers zu bewegen. Die einfachsten Roboter bestehen aus einem Arm, an dem ein Werkzeug für eine bestimmte Aufgabe befestigt ist. Fortgeschrittenere Roboter können sich auf Rädern oder Laufflächen bewegen. Humanoide Roboter haben Arme und Beine, die menschliche Bewegungen nachahmen.

Um zu funktionieren, muss ein Roboter Strom haben. Der Mensch bezieht seine Energie aus der Nahrung. Nachdem wir gegessen haben, wird die Nahrung von unseren Zellen abgebaut und in Energie umgewandelt. Die meisten Roboter beziehen ihre Energie aus Elektrizität. Stationäre Roboterarme, wie sie in Autofabriken funktionieren, können wie jedes andere Gerät angeschlossen werden. Roboter, die sich bewegen, werden normalerweise mit Batterien betrieben. Unsere robotischen Raumsonden und Satelliten sind oft darauf ausgelegt, Sonnenenergie zu sammeln.

Um mit der Umgebung zu interagieren und zugewiesene Aufgaben auszuführen, sind Roboter mit Werkzeugen ausgestattet, die als Endeffektoren bezeichnet werden. Diese variieren je nach den Aufgaben, für die der Roboter entwickelt wurde. Roboterfabrikarbeiter haben beispielsweise austauschbare Werkzeuge wie Farbspritzgeräte oder Schweißbrenner. Mobile Roboter wie die zu anderen Planeten geschickten Sonden oder Bombenentsorgungsroboter verfügen oft über Universalgreifer, die die Funktion der menschlichen Hand nachahmen.