Was ist ein Serviceroboter?
Laut dem Weltroboterverband IFR (Internationale Federation of Robotics) und der Internationalen Organisation für Normung (ISO) ist ein Serviceroboter ein „Roboter, der nützliche Aufgaben für Menschen oder Anlagen ausführt, ausgenommen industrielle Automatisierungsanwendungen“. Kurz gesagt: Serviceroboter sind alle Roboter, die nicht direkt an industriellen Fertigungsprozessen beteiligt sind. Beziehungsweise: Serviceroboter sind Roboter, die (einfache) Dienstleistungen für den Menschen erbringen.
Serviceroboter sind alle Roboter, die nicht direkt an industriellen Fertigungsprozessen beteiligt sind. Serviceroboter erbringen einfache Dienstleistungen für den Menschen
Servicerobotik übernimmt also Aufgaben, die dann der Mensch nicht mehr erledigen muss (etwa Rasen mähen oder Böden putzen oder Transportaufgaben in der Fabrik oder im Krankenhaus). Dadurch gewinnt der Mensch Zeit, die er in andere wertschöpfendere Aktivitäten investieren kann. Entsprechend vielfältig ist das Erscheinungsbild der Serviceroboter. Sind Industrieroboter mit ihren unterschiedlichen Kinematiken wie Knickarmroboter, Delta-Roboter und Scara-Roboter schon sehr verschieden, so gilt das für Servicerroboter umso mehr.
Bild: Fraunhofer IPA
Serviceroboter für Private und Profis
Die IFR unterscheidet die Servicerobotik grundsätzlich nach persönlicher oder professioneller Nutzung.
Was sind professionelle Serviceroboter?
Serviceroboter für professionelle Anwendungen erledigen kommerzielle Aufgaben und werden üblicherweise von fachlich ausgebildeten Personen bedient. Zu den professionellen Servicerobotern gehören beispielweise Logistikroboter bzw mobile Transportroboter als größtes Segment. Hinzu kommen professionelle Reinigungsroboter, Medizinroboter, Gastroroboter und Landwirtschaftsroboter (Feldroboter, Melkroboter).
Rund 121.000 professionelle Serviceroboter haben die Hersteller 2021 weltweit verkauft, ein Plus von 37%. Die größten Stückzahlen bei den professionellen Servicerobotern erreichten 2021 die Transportroboter (50.000, +47%) sowie die Gastro-Roboter (20.000; + 85 %). Hotel- und Gastro-Roboter werden für die Zubereitung von Speisen und Getränken oder als mobile Stationen für Informationen und Telepräsenz eingesetzt.
Die größten Stückzahlen bei professionellen Servicerobotern erreichten 2021 die Transportroboter sowie die Gastro-Roboter
Danach folgen Medizin-Roboter (15.000), Reinigungsrobotern (13.000) Landwirtschafts-Roboter (8.000). In Sachen Umsatz sind übrigens die Medizinroboter die größte Gruppe innerhalb der professionellen Serviceroboter, denn Medizin-Serviceroboter etwa fürs Operieren sind entsprechend teuer. Operationsroboter sind die größte Gruppe bei den Medizinrobotern, gefolgt von Robotern, die eine Reha unterstützen und Helfern für nicht-invasive Therapien. Der Marktanteil von Diagnose-Robotern ist im Vergleich dazu noch gering.
Was sind persönliche Serviceroboter?
Serviceroboter für den persönlichen Gebrauch werden für nicht-kommerzielle Tätigkeiten eingesetzt und üblicherweise von Laien bedient. Bei den persönlichen Serviceroboter erzielen Haushaltsroboter die größten Verkaufszahlen (etwa Staubsaugerroboter oder Bodenwischroboter). Hinzu kommen Gartenroboter wie Rasenmähroboter sowie Spielzeugroboter und Unterhaltungsroboter. Zu den Haushaltsrobotern gehört auch Amazons Astro. Der mobile Roboter hat einen Bildschirm, kann seine Umgebung mit Kamera und Mikrofon erfassen und bewegt sich auf Rädern durchs Haus.
In Sachen Stückzahlen sind die persönlichen Serviceroboter (mehrere Millionen) deutlich größer als die professionellen Serviceroboter (mehrere Zehntausend)
Der Umsatz mit privaten Servicerobotern wuchs 2020 um 16 % auf 4,4 Milliarden US-Dollar. Roboter für häusliche Aufgaben sind dabei die mit Abstand größte Gruppe der persönlichen Serviceroboter. Im Jahr 2020 wurden fast 18,5 Millionen Stück im Wert von 4,3 Milliarden US-Dollar verkauft. In Sachen Stückzahlen sind also die persönlichen Serviceroboter (mehrere Millionen) deutlich größer als die professionellen Serviceroboter (mehrere Zehntausend), aber ein Rasenmähroboter kostet mit ein paar hundert Euro natürlich weniger als ein autonomer mobiler Roboter (AMR) für Transportaufgaben in der Fabrik.
Im Jahr 2021 wurden fast 19 Millionen Serviceroboter für den häuslichen Gebrauch (+ 12 %) verkauft. Staubsaugerroboter und andere Roboter für die Bodenreinigung in Innenräumen sind laut IFR derzeit die meistgenutzte Anwendung. Bei den Gartenrobotern kommen in der Regel Rasenmähermodelle zum Einsatz.
Wer stellt Serviceroboter her?
Mit der Servicerobotik beschäftigen sich neben Konzernen wie Amazon oder Honda vor allem viele Start-ups, die aus Universitäten oder Forschungseinrichtungen ausgegründet wurden. Ein Pionier der Servicerobotik ist die US-Firma Boston Dynamics, die 1992 als Ausgründung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entstanden ist und mit spektakulären Laufrobotern bekannt wurde. Seit 2021 gehört Boston Dynamics zu 80 % dem japanischen Konzerm Hyundai.
In jüngster Zeit widmen sich aber auch verstärkt Robotikhersteller aus der Industrie der Servicerobotik, dazu gehört beispielsweise Neura Robotics mit seinem menschenähnlichen Serviceroboter 4NE-1 (For anyone), die United Robotics Group, zu der auch Aldebaran (Pepper, Nao) gehört, mit ihrem Cobiotx-Konzept oder Igus mit seinem Low-Cost-Cobot Rebel.
Was sind Pflegeroboter und Assistenzroboter?
Als wachsender Markt gelten Assistenzroboter oder Pflegeroboter für ältere Menschen. Hier dürften die Grenzen zwischen professionell und privat allerdings verschwimmen, denn solche Assistenzroboter können sowohl als „persönliche Serviceroboter“ im privaten Haushalt eingesetzt werden also auch im Pflegeheim und wären dort somit „professionelle Serviceroboter“.
Aufgrund des demographischen Wandels könnten Pflegeroboter wichtig für die Gesellschaft werden
Pflegeroboter bieten behinderten und älteren Menschen Hilfe und Unterstützung im Alltag. Typische Aufgaben eines Pflegeroboters sind dabei etwa Transportdienste (z.B. Medikamente), Hilfe in Notfallsituationen (Sturz) oder Kommunikation (zwischen Roboter und Patient oder der Roboter fungiert quasi als Video-Konferenz-Vermittler zwischen Patient und anderen Menschen).
Aufgrund des demographischen Wandels könnten Pflegeroboter wichtig für die Gesellschaft werden, da sie das Pflegepersonal entlasten können. Auch für Senioren selbst bringen Pflegeroboter Vorteile mit sich, denn mit Roboter-Hilfe können ältere Menschen womöglich länger allein zu Hause leben anstatt ins Pflegeheim zu müssen.
Wie sich Serviceroboter in der Kranken- und Altenpflege sinnvoll einsetzen lassen, testet unter anderem das Kölner St. Marien-Hospital. Zum Einsatz kommen dabei neben dem kleinen humanoiden Roboter Pepper (etwa zur Unterhaltung und Ablenkung der Patienten) auch der mobile Bedienroboter Plato der United Robotics Group. Der Gastro-Roboter Plato kann aber auf seinen Tabletts nicht nur Speisen und Getränke, sondern beispielsweise auch Pflegeutensilien transportieren.
Sind kollaborative Roboter/Cobots auch Serviceroboter?
Nein, nicht unbedingt. Ein kollaborativer Roboter oder Cobot, der zum Beispiel Teile in eine Maschine einlegt oder Montageaufgaben übernimmt, gehört laut IFR-Definition zu den Industrierobotern, da er ja an konkreten Fertigungsprozessen mitarbeitet. Folgerichtig zählt die IFR die Cobots in der Industrieroboter-Statistik. Dagegen ist ein Cobot, der in einer Roboterbar Getränke ausgibt, ein Serviceroboter.
Aber natürlich verschwimmen auch hier die Grenzen. So zählt ein mobiler Transportroboter, der etwa Lager und Produktion miteinander verbindet, als Serviceroboter, weil er der Hol- und Bringdienste verrichtet. Ist aber auf dem Transportroboter ein Cobot installiert, der während der Fahrt Montage, Prüfungs- und Beschriftungsaufgaben vornimmt, wird das System – zumindest teilweise – zu einem Industrieroboter.
Mobile Roboter: Auch Transportroboter und Logistikroboter sind Serviceroboter
Transportroboter, Logistikroboter, autonome mobile Roboter (AMR) sowie Automated Guided Vehicle (AGV) und Fahrerloses Transportsystem (FTS) haben eines gemeinsam: Sie sind alle mobile Serviceroboter. Im industriellen Umfeld werden mobile Roboter eingesetzt, um Werkstücke in der Fabrik zu transportieren, Lager und Produktion zu verbinden oder Maschinen zu verketten. In einer Matrix-Produktion ersetzen mobile Robotik-Plattformen klassische Förderstrecken und Fließbänder und sorgen so für super-flexible Fabrikkonzepte.
Auch E-Commerce und Versandlogistik sind ein boomender Markt für die Transportroboter und Logistikroboter. Hier werden die selbstfahrenden mobilen Roboter eingesetzt, um Waren aus dem Lager zur Kommissionierung zu bringen. Es gibt auch eine Reihe von Start-ups im Bereich der Zustellung von Paketen auf der letzten Meile bis zur Haustür des Empfängers.
Im industriellen Umfeld werden mobile Serviceroboter eingesetzt, um Werkstücke in der Fabrik zu transportieren, Lager und Produktion zu verbinden oder Maschinen zu verketten
Im Gesundheitswesen werden mobile Serviceroboter für den Transport von Wäsche, Materialien und Medikamenten in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen eingesetzt, aber auch für die Reinigung und Desinfektion sowie für die Ausgabe von Medikamenten.
Mobile Robotik-Systeme werden außerdem eingesetzt in öffentlichen Bereichen wie Flughäfen, Hotels und Einkaufszentren – etwa als Informationsroboter, im Hotel-Zimmerservice, bei Reinigung und Desinfektion sowie zur Sicherheit/Überwachung, indem sie beispielsweise in städtischen Parks patrouillieren. Hier gelten sie dann aber nicht mehr als „reine Transportroboter“, sondern werden nach ihrem Einsatzzweck erfasst (etwa Desinfektionsroboter). Technisch gesehen ist ein Desinfektionsroboter aber nicht als anderes als ein mobiler Roboter (AMR) mit beispielsweise einem UV-Licht-Aufsatz.
Bild: Neura Robotics
Serviceroboter im Einsatz in der Landwirtschaft
Die Landwirtschaft ist ein vielseitiges Einsatzfeld für Serviceroboter. Der Robotik-Einsatz reicht von Melkrobotern über Pflanzroboter und Unkrautvernichtungs-Roboter bis hin zu Ernterobotern.
Robotti von Agrointelli zum Beispiel ist ein dänischer Feldroboter. Robotti ist dieselbetrieben und kann mit Standard-Landwirtschaftsgeräten ausgestattet werden, um verschiedene Feldarbeiten auszuführen. Der Robotti kann eggen, säen, pflanzen, hacken, spritzen sowie leichte Bodenbearbeitung ausführen.
Auch der Feldroboter Farmdroid kommt aus Dänemark und kann sowohl die Aussaat als auch das mechanische Unkrautjäten automatisiert übernehmen. Farmdroid ApS wurde unter anderem vom Cobot-Pionier und Universal Robots Gründer Esben Østergaard gegründet. FarmDroid FD20 ist ein solarzellenbetriebener Agrar-Roboter, der mit Hilfe von einem GPS-Signal die Position der Pflanze bei der Aussaat markiert und daraufhin die mechanische Unkrautbekämpfung sowohl zwischen als auch in den Reihen verrichtet. Die Präzision bei der Aussaat ermöglicht ein Jäten ganz dicht an der Pflanze. Der Bedarf für manuelle Unkrautbekämpfung wird dadurch reduziert oder ganz eliminiert.
Der französische Hackroboter Oz von Naio Technologies ist autonomer Hackroboter für die mechanische Unkrautbekämpfung und eignet sich speziell gut für den Gemüse-, Wein- und Obstbau.
Was sind Reinigungsroboter und Desinfektionsroboter?
Gerade in der Corona-Pandemie haben professionelle Reinigungs- und Desinfektionsroboter einen großen Boom erlebt. Deren Verkaufszahlen dieser Serviceroboter haben sich von 18.000 auf 34.000 Stück in 2020 nahezu verdoppelt. Ein gutes Beispiel dafür sind die autonomen UVD-Desinfektionsroboter von Blue Ocean Robotics, die in Flughäfen, Hotels und Eisenbahnen eingesetzt werden. Der mobile, autonome UVD-Desinfektionsroboter integriert UVC-Licht und eine große Anzahl von auf Desinfektion spezialisierten Anwendungen, um nicht nur Oberflächen, sondern auch die Luft gegen Viren und Bakterien zu desinfizieren.
Bild: Blue Ocean Robotics
Medizinroboter: Serviceroboter im OP und in der Reha
Medizinroboter werden beispielsweise im Operationssaal eingesetzt. Meistens ersetzen sie den Chirurg aber nicht, sondern werden als präzise Helfer bei minimalinvasiven Eingriffen eingesetzt. Statt selbst zu operieren, steuert der Chirurg den Roboter über eine Konsole mit Hilfe eines Joysticks.
Ein bekanntes Beispiel für Medizin-Serviceroboter ist der OP-Roboter Da-Vinci, mit dem minimalinvasive urologische und gynäkologische Operationen durchgeführt werden. Es gibt aber auch kameragesteuerte Haartransplantations-Roboter, die teilweise autonom arbeiten. Die Entnahme der Spenderhaare am Hinterkopf wird dabei von einem speziellen Roboter durchgeführt. Dieser scannt die vorhandenen Haare und stanzt die geeigneten Haarfollikel aus. Diese werden anschließend von Hand an die von Haarausfall betroffene Stelle verpflanzt.
Medizinroboter werden aber auch eingesetzt, um Patienten bei Reha-Maßnahmen zu unterstützen. Kuka beispielsweise vermarktet seinen sensiblen Cobot LBR iiwa aktiv im Medizinsegment und hat mit Partnern einige interessante Medizinroboter entwickelt
Robert, ein Rehabilitationsroboter von Life Science Robotics, der bettlägerige Patienten bei ihren Übungen unterstützt;
Chirurgischer Roboter für minimal-invasive Operationen oder orthopädische Eingriffe, z. B. Knieersatz mit maßgeschneiderten Implantaten;
Serviceroboter für eine verbesserte Krebsdiagnose und -behandlung von Patienten wie guidoo oder Sculptura;
Carlo, ein von der AOT AG entwickelter Medizinroboter für die berührungslose Knochenchirurgie im Gesicht mittels Kaltlaserablation
Was sind Assistenzroboter?
Assistenzroboter können im öffentlichen Raum aber auch im Haushalt oder in der Pflege zum Einsatz kommen. Ein Beispiel ist der Serviceroboter Paul, der bei Saturn Mediamarkt eingesetzt wurde. Paul ist ein autonom fahrender Assistenzroboter, der vom Fraunhofer IPA speziell für den Einsatz im Handel entwickelt wurde. Im Elektronikmarkt begrüßt er die Kunden, beantwortet Fragen und weist den Weg zum gewünschten Produkt.
Im Haushalt oder in der Pflege können Assistenzroboter das Personal in Altenpflegeeinrichtungen und Krankenhäusern entlasten oder aber ältere und pflegebedürftige Personen im Alltag unterstützen. Sie können Senioren unterhalten, sie können aber auch Hol- und Bringdienste übernehmen oder beispielweise demente Menschen daran erinnern, genug zu trinken.
Zu den Assistenzroboter können auch Telepräsenz-Roboter gezählt werden, die etwa in der Corona-Pandemie genutzt wurden. Statt physisch präsent zu sein, steuert man aus der Ferne eine mobile Plattform mit einer Kamera und einem Tablet-Display.
Bild: Mediamarktsaturn
Humanoide Roboter: der Mensch als Vorbild
Bei anthropomorphen oder humanoiden Robotern geht es um die Herstellung von Gliedmaßen, um Mimik und Gestik sowie um natürlichsprachliche Fähigkeiten. Kurzum: Im Fokus steht die täuschend echte Kopie eines Menschen. In der Praxis ist es aber oft gar nicht sinnvoll, wenn der Roboter dem Menschen täuschend ähnlich sieht, weil das Ängste beim Betrachter hervorruft (Uncanny Valley). Für viel Wirbel sorgte der Tech-Visionär und Tesla-Gründer Elon Musk als er im Oktober 2022 eines ersten Prototypen seines KI-basierten, humanoiden Allzweckroboters Tesla Bot Optimus präsentierte.
Andere Arten von Robotern: Was sind Nanoroboter?
Unter Nanorobotern oder Nanobots versteht man in der Nanotechnologie molekulare Maschinen im Kleinstformat. So können Nanobots für medizinische Anwendungen eingesetzt werden, in dem sie in Körperzellen oder in Blutgefäßen dem Patienten gezielt Medikamente zuführen.
Sind Softwareroboter und Bots eigentlich echte Roboter?
Reine Softwareroboter (Bots) werden in der Informatik entwickelt und kommen in der Software- und IT-Welt zum Einsatz. Softwarebots sind kleine Softwareprogramme, die automatisch bestimmte Aufgaben übernehmen. Die Softwareroboter verwenden dabei nicht nur System-APIs, sondern können auch Anwendungssoftware über die Präsentationsschicht steuern, vergleichbar mit der Durchführung durch einen Menschen. Sie sind aber keine Robotik im klassischen Sinn – denn die Robotik zielt ja auf die Interaktion mit der physischen Welt.
Auch ferngesteuerte Dronen, autonome Autos oder Sprach-Assistenten und andere KI-Anwendungen zählt der Weltroboterverband IFR nicht zu den Robotern.
Auch Anwendungen wie Chatbots oder Textroboter, die automatisch Texte aus Daten erstellen, sind reine Softwareprogramme und daher keine echten Roboter. Daher hat auch die Robotic Process Automation (RPA) nichts mit dem Einsatz von Robotern zur Automation von Fertigungsprozessen zu tun. Übrigens: Auch ferngesteuerte Dronen, autonome Autos oder Sprach-Assistenten und andere KI-Anwendungen zählt der Weltroboterverband IFR nicht zu den Robotern.
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