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Ein Roboter ist eine Maschine, die automatisch funktioniert und sich an Änderungen in seiner Umgebung anpassen kann. Obwohl das Wort "Roboter" erstmals im Stück "Rossums Universal Robots" des tschechischen Schriftstellers Karl Capeks von 1921 verwendet wurde, basteln die Menschen seit der Zeit der Pharaonen an Maschinen, die ohne menschliche Führung laufen. Roboter sind ein Grundnahrungsmittel der Science-Fiction und spielen eine immer wichtigere Rolle in unserer Gesellschaft. Sie erfüllen viele Aufgaben, die für den Menschen zu gefährlich oder zu langweilig sind.
Kontrollsystem
Auf der einfachsten Ebene überleben Menschen und andere Tiere nach einem Prinzip, das Feedback genannt wird. Menschen spüren, was um sie herum vor sich geht und reagieren entsprechend. Die Verwendung von Feedback zur Steuerung der Funktionsweise einer Maschine geht auf das Jahr 1745 zurück, als der englische Holzmühlenbesitzer Edmund Lee das Prinzip einsetzte, um die Funktion seiner Windkraftmühle zu verbessern. Jedes Mal, wenn der Wind die Richtung änderte, mussten seine Arbeiter die Windmühle bewegen, um dies auszugleichen. Lee fügte zwei kleinere Windmühlen zu der größeren hinzu. Diese kleineren Windmühlen trieben eine Achse an, die die größere automatisch gegen den Wind drehte.
Ein Robotersteuersystem verwendet die Rückmeldung genauso wie das menschliche Gehirn. Anstelle einer Ansammlung von Neuronen besteht ein Robotergehirn jedoch aus einem Siliziumchip, der als Zentraleinheit oder CPU bezeichnet wird und dem Chip ähnelt, auf dem Ihr Computer ausgeführt wird. Unser Gehirn entscheidet auf der Grundlage des Feedbacks unserer fünf Sinne, was zu tun ist und wie es auf die Welt reagiert. Eine Roboter-CPU macht dasselbe auf der Grundlage von Daten, die von Geräten gesammelt werden, die als Sensoren bezeichnet werden.
Sensoren
Roboter erhalten Feedback von Sensoren, die die menschlichen Sinne imitieren, z. B. Videokameras oder Geräte, die als lichtabhängige Widerstände bezeichnet werden und wie Augen oder Mikrofone als Ohren fungieren. Einige Roboter haben sogar Berührung, Geschmack und Geruch. Die Roboter-CPU interpretiert die Signale dieser Sensoren und passt ihre Aktionen entsprechend an.
Aktoren
Um als Roboter zu gelten, muss ein Gerät einen Körper haben, den es als Reaktion auf die Rückmeldung seiner Sensoren bewegen kann. Roboterkörper bestehen aus Metall, Kunststoff und ähnlichen Materialien. In diesen Körpern befinden sich kleine Motoren, die als Aktuatoren bezeichnet werden. Aktuatoren ahmen die Aktion des menschlichen Muskels nach, um Teile des Roboterkörpers zu bewegen. Die einfachsten Roboter bestehen aus einem Arm mit einem für eine bestimmte Aufgabe angebrachten Werkzeug. Fortgeschrittenere Roboter können sich auf Rädern oder Laufflächen bewegen. Humanoide Roboter haben Arme und Beine, die die menschliche Bewegung nachahmen.
Netzteil
Um zu funktionieren, muss ein Roboter Strom haben. Der Mensch bezieht seine Energie aus der Nahrung. Nach dem Essen wird das Essen von unseren Zellen abgebaut und in Energie umgewandelt. Die meisten Roboter beziehen ihre Energie aus Elektrizität. Stationäre Roboterarme, wie sie in Autofabriken eingesetzt werden, können wie jedes andere Gerät angeschlossen werden. Roboter, die sich bewegen, werden normalerweise von Batterien angetrieben. Unsere robotischen Raumsonden und Satelliten sind häufig dafür ausgelegt, Sonnenenergie zu sammeln.
Endeffektoren
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. Beispielsweise verfügen Roboterfabrikarbeiter über austauschbare Werkzeuge wie Farbsprüher oder Schweißbrenner. Mobile Roboter wie die Sonden, die auf andere Planeten geschickt werden, oder Bomben-Entsorgungsroboter haben häufig universelle Greifer, die die Funktion der menschlichen Hand nachahmen.