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Lexikon der Biologie: Robotik

Robotik w, Lehre von der Entwicklung, Programmierung und Anwendung von Robotern, ein multidisziplinärer Forschungszweig, an dem die Ingenieurwissenschaften, die Forschung über künstliche Intelligenz (KI) und andere Wissenschaftszweige beteiligt sind (siehe unten). Die Ingenieurwissenschaften beschäftigen sich vor allem mit der Kinematik und Dynamik des Roboters in der Umwelt. Die KI befaßt sich mit Bildverarbeitung, der Repräsentation des Wissens, das durch die Sensoren wahrgenommen wird, und mit der Planung. Die Kognitionswissenschaft untersucht das Zusammenspiel von Sensorik (Sensor-Technologie) und Motorik sowie der dazwischenliegenden Informationsverarbeitung (Information). –
Die Biorobotik ist ein neues interdisziplinäres Wissenschaftsgebiet im Grenzbereich zwischen Robotik, Biologie und Medizin. Im wesentlichen lassen sich 3 größere Arbeitsgebiete identifizieren: 1) Die Anwendung von Mitteln der Robotik zur Erforschung sensomotorischer Prozesse in biologischen Systemen, insbesondere am Menschen. Beispiele finden sich vor allem im Bereich der Fortbewegung (Beine) und der Manipulation von Objekten (Hände, Arme). Auch die Fortbewegungsmechanismen verschiedener Tiere (z.B. Ameisen, Spinnen, Schlangen; Fortbewegungsmechanik) werden in der Biorobotik intensiv untersucht („Laufmaschine“). 2) Die Anwendung der aus dem Studium biologischer Systeme gewonnenen Erkenntnisse zur Konstruktion von Prothesen oder Implantaten für Menschen mit bestimmten Dysfunktionalitäten. Der Einsatz von Robotertechnologie erlaubt die Nachbildung von Muskeln und Gelenken. Ziel ist darüber hinaus eine aktive Anbindung an das Zentralnervensystem, um die künstlichen Körperteile aktiv und bewußt steuerbar zu machen. Auch im Bereich der Wahrnehmung (Sehsystem, Hörsystem) wird intensiv an künstlichen Hilfen (z.B. Cochlear-Implantat, Retina-Implantat) gearbeitet. 3) Die Anwendung der Robotik im medizinischen Bereich (Medizinrobotik), insbesondere in der Diagnostik, der Chirurgie und der Rehabilitation (biomedizinische Technik, Biowerkstoffe). Der Einsatz von Sensorik in medizinischen Apparaten der Rehabilitation, z.B. bei der Nachbehandlung von Gelenktraumata, erlaubt eine genaue Erfassung der Belastung (Biomechanik) verschiedener Körperpartien. Diese Belastungen können durch eine geeignete Aktorik, die über eine adaptive Regelung mit der Sensorik verbunden ist, individuell auf die Bedürfnisse des Patienten abgestimmt werden. In der Chirurgie wird im wesentlichen die schon klassische Technologie von Industrierobotern eingesetzt. Die sehr hohe Genauigkeit dieser Roboter, die weitaus höher als diejenige menschlicher Operateure ist, wird vor allem bei Operationen eingesetzt, die ein enormes Maß an Präzision erfordern (Mikrochirurgie), z.B. beim Einsatz von Hüftgelenken oder bei Kopfoperationen. Sowohl in der Chirurgie als auch in der Diagnostik erhofft man langfristig Vorteile durch den Einsatz von Nanotechnologie: sehr kleine (Mikrometerbereich; Mikrosystemtechnik) autonome Roboter sollen direkt in den Körper injiziert werden, sich über Blutbahnen an ihren Einsatzort bewegen, dort die Situation sensorisch erfassen und direkt Gegenmaßnahmen ergreifen können (Nanorobotik).

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