Robotik Das sind die Top-5-Trends der Roboterentwicklung 2024

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Der weltweite Bestand an Industrierobotern hat mit rund 3,9 Millionen Einheiten einen neuen Rekord erreicht. Die starke Nachfrage wird dabei von spannenden Innovationen getrieben.

Die International Federation of Robotics hat über die wichtigsten Trends bei der Roboterentwicklung in diesem Jahr berichtet. Neben KI und Cobots werden laut einer Mitteilung auch mobile Manipulatoren immer wichtiger für die Branche.

1. Künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML)

In der Robotik und Automation nimmt der Einsatz künstlicher Intelligenz weiter zu, wie die Experten registrieren. Und mit der Entwicklung generativer KI eröffneten sich neue Welten. Diese Untergruppe der KI sei darauf spezialisiert, über Trainings zu lernen und daraus etwas Neues zu schaffen. Mit Online-Tools wie „ChatGPT“ sind diese Möglichkeiten bereits bekannt geworden. Roboterhersteller entwickeln momentan generative, KI-gesteuerte Schnittstellen, um Roboter intuitiver zu programmieren. Die Anwender programmieren dabei mit natürlicher Sprache anstelle einer Code-Eingabe. Die Arbeiter benötigten deshalb keine speziellen Programmierkenntnisse mehr, um die gewünschten Aktionen des Roboters auszuwählen und anzupassen. Ein weiteres Beispiel ist die vorausschauende KI. Sie analysiert die Leistungsdaten von Robotern, um den künftigen Zustand von Anlagen zu ermitteln. Durch vorausschauende Wartung können Hersteller dann eingreifen, bevor es zum teuren Maschinenausfall kommt (In der Automobilzulieferindustrie kostet jede Stunde Ausfallzeit schätzungsweise 1,3 Millionen US-Dollar, wie die Information Technology & Innovation Foundation berichtet). Diese Größenordnung mache das enorme Kosteneinsparpotenzial der sogenannten Predictive Maintenance deutlich. Mit Algorithmen des maschinellen Lernens ließen sich außerdem die Daten von mehreren gleichlaufenden Robotern analysieren und die Prozesse auf dieser Basis optimieren. Im Allgemeinen gilt die die Regel, dass ein Algorithmus für maschinelles Lernen umso mehr leisten kann, je mehr Daten er enthält.

2. Cobots übernehmen neue Aufgaben

Die Mensch-Roboter-Kollaboration – Stichwort Cobots – ist weiterhin ein wichtiger Trend in der Robotik, heißt es weiter. Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung von Sensoren, Bildverarbeitung und „intelligenten“ Greifern machten es möglich, dass Roboter in Echtzeit auf Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren könnten, um so sicher an der Seite von Menschen zu arbeiten. Anwendungen mit Cobots unterstützen menschliche Arbeitskräfte dabei, Aufgaben wie schweres Heben, repetitive Bewegungen oder Arbeiten in gefährlichen Umgebungen zu übernehmen. Die Roboterhersteller schicken sich auch an, dass Cobots immer mehr Einsatzgebiete erschlossen werden können.

Eine aktuelle Marktentwicklung ist etwa die Zunahme von Roboterschweißanwendungen, die in diesem Segment durch den Mangel an qualifizierten Fachkräften ausgelöst wurde. Diese Nachfrage zeige, dass die Automatisierung nicht zu einem Arbeitskräftemangel führe, sondern umgekehrt als Mittel zur Lösung des Personalmangels beitrage, denn der Arbeitermangel ist ja schon da. Kollaborative Roboter werden in diesem Sinne Investitionen in klassische Industrieroboter, die mit viel höheren Geschwindigkeiten arbeiten, ergänzen, aber nicht ersetzen, so die Prognose. Die übliche Industrierobotik bleibe für die Verbesserung der Produktivität als Reaktion auf enge Produktmargen wichtig. Auch drängen jetzt neue Wettbewerber auf den Markt, die sich speziell auf kollaborative Roboter konzentrieren. Mobile Manipulatoren, die Kombination aus kollaborativen Roboterarmen und autonomen mobilen Robotern (AMR), erweitern die Anwendungsmöglichkeiten, die die Nachfrage nach kollaborativen Robotern erheblich steigern könnten.

3. Mobile Manipulatoren erobern die Produktion

Mobile Manipulatoren – sogenannte „MoMas“ – automatisieren die Handhabung von Material und Komponenten in Branchen wie der Automobilindustrie, der Logistik oder der Luft- und Raumfahrt. Sie kombinieren dabei die Mobilität von Roboterplattformen mit der Geschicklichkeit von Manipulatorarmen. Dadurch sind sie in der Lage, sich in komplexen Umgebungen zu bewegen und mit Objekten umzugehen, erklärt die IFR. Das sei eine besonders wichtige Fähigkeit bei Anwendungen in der Fertigung. Ausgestattet mit Sensoren und Kameras, führen diese Roboter Inspektionen und Wartungsarbeiten an Maschinen und Anlagen durch. Einer der entscheidenden Vorteile mobiler Manipulatoren ist, dass diese Maschinen unmittelbar mit menschlichen Arbeitskräften zusammenarbeiten können. Der Fachkräfte- und Personalmangel für Fabrikarbeitsplätze dürfte die Nachfrage nach „MoMas“ künftig weiter steigern.

4. Der digitale Zwilling bleibt weiterhin wichtig

Digitale Zwillinge werden zunehmend eingesetzt, um die Leistung physischer Systeme mit deren virtuellen Abbildern zu optimieren. Weil Roboter in Fabriken zunehmend digital vernetzt sind, können digitale Zwillinge die erfassten realen Betriebsdaten nutzen, um Simulationen durchzuführen und wahrscheinliche Ergebnisse vorherzusagen. Als reines Computermodell ließe sich der Zwilling unter Stressbedingungen testen und verändern, ohne dass dabei der Verschleiß drohe, oder ein Sicherheitsrisiko. Im Vergleich zu Tests mit physischen Systemen sparen solche virtuellen Simulationen erhebliche Kosten, wie betont wird. Der Vorteil ist auch, dass digitale Zwillinge die Kluft zwischen der digitalen und der physischen Welt überbrücken können.

5. Humanoide Roboter verändern unsere Welt

In der Robotik gibt es bedeutende Fortschritte bei den humanoiden Robotern, die ein breites Aufgabenspektrum in verschiedenen Arbeitsfeldern übernehmen können. Das menschenähnliche Design mit zwei Armen und zwei Beinen ermögliche es dem Roboter, flexibel in Arbeitsumgebungen eingesetzt zu werden, die eigentlich für Menschen geschaffen wurden. Ein humanoider Roboter ließe sich beispielsweise leicht in bestehende Lagerprozesse und Infrastrukturen integrieren. Chinas Ministerium für Industrie und Informationstechnologie veröffentlichte deshalb kürzlich detaillierte Ziele für die Ambitionen, bis 2025 humanoide Roboter in Serie zu produzieren. Die Politiker gehen davon aus, dass sogenannte Humanoide eine weitere bahnbrechende Möglichkeit sein werden – ähnlich wie Computer oder Smartphones – die die Art und Weise, wie wir Waren produzieren und wie wir leben, verändern können.

Die potenziellen Auswirkungen von Humanoiden auf verschiedene Sektoren machten sie zu einem spannenden Entwicklungsbereich. Die Einführung von Humanoiden auf dem Massenmarkt bleibe jedoch eine komplexe Herausforderung, was vor allem die Kosten betrifft. Auch gelte es abzuwägen, ob ein Humanoide wirklich wirtschaftlicher arbeitet als ein mobiler Manipulator.

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