Robotik und Automatisierung: Was Anleger jetzt wissen sollten

Was vor einigen Jahren nur in Science Fiction-Filmen zu sehen war, ist längst Wirklichkeit geworden. Selbstfahrende Autos auf den Straßen, Operationsroboter in Krankenhäusern, Kochroboter zu Hause sowie Assistenzroboter in Pflegeheimen und Restaurants. Der rasante technische Fortschritt in den Bereichen Automatisierungstechnik und Künstliche Intelligenz hat dazu geführt, dass Roboter mit zunehmend komplexen Aufgaben betraut werden können. Inzwischen sind sie sogar in der Lage, wie Menschen mit anderen Menschen zu interagieren und gemeinsam oder eigenständig klassische menschliche Tätigkeiten zu übernehmen. Wie sieht die Gegenwart und Zukunft von Robotik und Automatisierung aus? Und in welchen Bereichen werden Roboter eine besonders wichtige Rolle spielen? In diesem Beitrag findest Du Antworten auf diese und weitere Frage rund um die Robotik.

Was versteht man unter Robotik und Automatisierung?

„Robotik“ ist ein Kofferwort, das sich aus den beiden Wörtern „Roboter“ und „Technik“ zusammensetzt. Die Robotik beschäftigt sich demnach mit der Fragestellung, wie sich die Prinzipien der Physik und der Informationstechnik technisch in der Praxis umsetzen lassen. Gegenstand der Robotik sind somit der Entwurf, die Gestaltung, die Produktion und die Steuerung von Robotern. Der Begriff „Robotik“ wurde übrigens erstmals vom weltberühmten russisch-amerikanischen Biochemiker und Science Fiction-Autor Isaac Asimov im Jahr 1942 verwendet.

Die Robotik basiert wiederum auf dem Begriff des „Roboters“, der 21 Jahre zuvor in einem Theaterstück des tschechischen Schriftstellers Karel Čapek als Bezeichnung für einen künstlichen Menschen gebraucht wurde. Die Bezeichnung ist an das tschechische Wort „Robot“ angelehnt, was so viel wie „Zwangsarbeit“ bedeutet.

Ein Roboter ist nicht zwangsläufig ein Zwangsarbeiter, sondern vielmehr eine technische Apparatur, die auf Grundlage von Sensoren, Aktoren und Informationsverarbeitung in der Lage ist, mit der physischen Welt zu interagieren. Die Robotik lässt sich als angewandte Wissenschaft am Schnittpunkt von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik beschreiben.

Sehr häufig wird der Begriff der „Automatisierung“ im Zusammenhang mit der Robotik verwendet. Dieser Begriff hat seine Wurzeln im Altgriechischen und bedeutet so viel wie „sich selbst bewegend“.

Unter Automatisierung versteht man im Allgemeinen eine Technik, die einen Apparat oder ein System automatisch arbeiten lässt. Automatisierung bezeichnet sowohl den Prozess des Automatisierens als auch das Arbeitsergebnis. Wenn man so will, kann man die Robotik als Teilbereich der Automatisierung ansehen.

Die Gegenwart der Robotik

Die Robotik zählte in den vergangenen Jahren zu den dynamischsten industriellen Wachstumsmärkten der Welt. Die Zahl der im Einsatz befindlichen Roboter hat sich weltweit von 1,3 Millionen im Jahr 2013 auf 4,3 Millionen im Jahr 2023 erhöht. Das entspricht einem jährlichen Wachstum von knapp über 12%.

Die wichtigsten Abnehmerbranchen für industrielle Roboter sind die Automobil- und die Elektronikindustrie. Rund die Hälfte aller installierter Roboter gingen in den letzten drei Jahren in diese beiden Branchen. Die wichtigsten Anwendungsfelder für Roboter sind die Fertigungsprozesse Handling, Schweißen und Lackieren.

In geografischer Hinsicht dominiert seit geraumer Zeit Asien den globalen Robotermarkt. Fast drei Viertel aller Roboter wurden in den letzten Jahren in asiatischen Ländern in Betrieb genommen. Der mit Abstand wichtigste Einzelmarkt für die Roboterindustrie ist China. 2023 wurde jeder zweite industrielle Roboter in der Volksrepublik installiert. Neben China spielen auch Japan, Südkorea, die USA und Deutschland eine wichtige Rolle in der weltweiten Roboterindustrie.

Die Zukunft der Robotertechnik

Das dynamische Wachstum der Robotikindustrie dürfte sich Schätzungen zufolge in den kommenden Jahren etwas verlangsamen. Für den Fünfjahreszeitraum von 2025 bis 2029 gehen Experten von einem Industriewachstum von knapp über 9% aus. Hauptgrund für das etwas nachlassende Wachstum ist die sich abschwächende Nachfrage der Automobil- und der Elektronikindustrie als die beiden wichtigsten Endindustrien für industrielle Roboter.

Die Zukunft der Robotertechnik wird in technologischer Hinsicht von drei mächtigen Entwicklungen getrieben: der Etablierung des Industrial Internet of Things, dem Aufkommen humanoider Roboter und dem Potenzial Künstlicher Intelligenz.

Das Industrial Internet of Things (Industrielle Internet der Dinge) beschreibt den Einsatz von intelligenten Sensoren, Aktoren und anderen Geräten zur Verbesserung von Industrie- und Fertigungsprozessen. Im IoT sind Geräte miteinander vernetzt, um gemeinsam Daten zu sammeln, auszutauschen und zu analysieren.

Humanoide Roboter sind hochentwickelte Maschinenwesen, deren Konstruktion der menschlichen Gestalt nachempfunden ist. In der Regel ähneln ihre Bewegungsabläufe dem eines Menschen. Gegenwärtig übernehmen humanoide Roboter bestimmte Assistenztätigkeiten, beispielsweise in Seniorenheimen oder der Gastronomie. Sind kommen aber auch zunehmend in industriellen Umgebungen zum Einsatz.

Der rapide Fortschritt auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz ermöglicht es Robotern mittlerweile, auf intelligente Art und Weise mit Menschen zu kommunizieren und zu interagieren. In einem nächsten Schritt dürften Roboter auf Basis von KI in der Lage sein, eigene Beobachtungen zu machen und daraus bestimmte Rückschlüsse zu ziehen. Die Kombination aus Robotik und KI gilt als einer der anspruchsvollsten, aber zugleich vielversprechendsten Teilbereiche der angewandten Wissenschaft.

Das Zusammenspiel von IoT, KI und humanoiden Robotern ermöglicht die Entwicklung sogenannter „kollaborativer Roboter“, auch „Cobots“ genannt. Während traditionelle industrielle Roboter isoliert von menschlichem Kontakt arbeiten, sind Cobots darauf ausgelegt, bestimmte Aufgaben gemeinsam mit Menschen zu erledigen. Daraus ergibt sich ein wesentlich größerer Anwendungsbereich, vor allem bei Interaktionen mit Menschen selbst.

Besonderes Anwendungsfeld 1: Professionelle Serviceroboter

Das stärkste Wachstum innerhalb der Robotikindustrie wird dem Bereich der professionellen Serviceroboter prophezeit. Darunter werden Roboter verstanden, die Serviceleistungen erbringen, die derzeit noch weitgehend von Menschen übernommen werden. Vor allem die Gastronomie und die Pflege sind Bereiche, in denen Roboter in Zukunft zahlreiche Tätigkeiten übernehmen können.

Die meisten Experten sind sich darin einig, dass das Marktvolumen professioneller Serviceroboter in den kommenden Jahren das konventioneller Industrieroboter übersteigen wird. Wie schnell der Markt für Serviceroboter wächst, ist im Wesentlichen von ihrer gesellschaftlichen Akzeptanz abhängig.

Während in Asien und auch in Amerika die Akzeptanz von Robotern in bislang menschdominierten Tätigkeiten vergleichsweise hoch ist, sind die Zweifel an der Servicerobotik in Europa ausgeprägter. Viele Menschen können sich hierzulande noch nicht die Substitution von Menschen durch Serviceroboter in bestimmten Jobs vorstellen.

Besonderes Anwendungsfeld 2: Autonome Fahrzeuge

Ein besonderer Teilbereich der Automatisierung und Robotik ist der Straßenverkehr. In kaum einem anderen Bereich war in den vergangenen Jahren der technische Fortschritt so groß wie in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge.

Inzwischen sind auf Deutschlands Straße zahlreiche Autos mit autonomem Fahren auf dem sogenannten „Level 3“ unterwegs. In diesem Level übernimmt das Fahrzeug zeitweilig die Fahraufgabe vom Fahrer. Derzeit dürfen Level 3-Autos mit bis zu 60 km/h selbsttätig fahren. Der menschliche Fahrer darf sich anderen Tätigkeiten, wie beispielsweise lesen oder fernsehen, widmen. Nach einer Vorwarnzeit von zehn Sekunden muss der Fahrer allerdings in die Steuerung des Autos eingreifen können. Schlafen während der Fahrt ist demnach nicht erlaubt.

Ab 2027 werden voraussichtlich erste Fahrzeuge im nächsten Automatisierungslevel 4 auf deutschen Straßen fahren. Dabei agiert das Auto komplett autonom, sogar schlafen an Bord ist demnach erlaubt. Allerdings ist autonomes Fahren auf Level 4 noch an definierte Strecken und Bedingungen geknüpft.

Beim höchsten Level 5 ist die Autonomie eines Fahrzeugs nicht mehr mit bestimmten Bedingungen oder Strecken verbunden. Hier ersetzt das Auto vollständig den menschlichen Fahrer. Steuerungsinstrumente wie Lenkrad, Gas- und Bremspedal entfallen in einem Level 5-Auto komplett. Menschen werden hier zu reinen Passagieren. Fahrzeuge auf Level 5 existieren derzeit aber noch nicht. Selbst die Robotaxis der Alphabet-Tochter Waymo und von Tesla in den USA fahren auf Level 4. Es ist aber nur eine Frage der Zeit, bis Auto- bzw. Technologiekonzerne den Sprung auf Level 5 schaffen.

Zukunftsbranchen für Robotik und Automatisierung

Angesichts des rapiden technologischen Fortschritts in der Robotik und der Automatisierungstechnik sind der Fantasie in Bezug auf neue Anwendungsfelder dieser Techniken kaum Grenzen gesetzt. Nachfolgend werden vier Branchen vorgestellt, in denen Roboter in Zukunft wesentlich mehr Tätigkeiten automatisieren werden als bislang.

Militär

Gefährliche Umgebungen sind seit jeher ein bevorzugter Einsatzbereich für Roboter, sei es bei der Entschärfung von Bomben oder der Beseitigung von Giftmüll. Ihre Eigenschaften prädestinieren Roboter für den Einsatz in militärischen Anwendungen.

Bislang scheiterte dieser Einsatz an ihren noch zu beschränkten Fähigkeiten. Die Kombination aus Künstlicher Intelligenz, präziseren Steuerungstechniken und höheren Rechengeschwindigkeiten lassen Roboter aber inzwischen für diverse militärische Anwendungen infragekommen. Autonome Drohnen sind nur der Anfang dieser Entwicklung. In Zukunft dürfen humanoide, intelligente Roboter auch als Soldaten dienen.

Gesundheit und Pflege

Im Gesundheitswesen sind Roboter bereits in hohen Stückzahlen im Einsatz. Seit Jahren existieren Operationsroboter, die bei einer Vielzahl von chirurgischen Eingriffen im Zusammenspiel mit Ärzten beste Behandlungsergebnisse erzielen. Diese OP-Roboter sind erst der Anfang eines großflächigen Einsatzes im Bereich der Gesundheit und der Pflege.

Vor allem in der Pflege sind mit dem Einsatz von (humanoiden) Robotern große Hoffnungen hinsichtlich der Automatisierung verbunden. Sie könnten zahlreiche menschliche Tätigkeiten wie die Überprüfung von Medikamentendosen oder die Begleitung älterer Menschen übernehmen.

Haushalt

Im Gegensatz zur Industrie sind Roboter bislang noch nicht in großer Zahl in Privathaushalte eingezogen. Bislang beschränkt sich ihre Anwendung im Wesentlichen auf Staubsaugen, Bodenwischen und Rasenmähen.

Die Fortschritte in der Robotik erlauben mittlerweile jedoch ein wesentlich breiteres Anwendungsfeld. In Zukunft werden Haushaltsroboter auch sonstige zeitraubende Tätigkeiten wie Staubwischen, Fensterreinigen, Wäschefalten und Kochen übernehmen können.

Bildung

Nicht zuletzt haben Roboter auch im Bildungsbereich eine große Zukunft vor sich. Ihr Einsatz ist derzeit auf wenige universitäre Anwendungen beschränkt.

In Zukunft werden Roboter einen wichtigen Beitrag zur Unterstützung und Entlastung menschlicher Lehrkräfte leisten. Sie können Schülern und Studenten Dinge erklären und vorführen sowie ihre Fragen beantworten.