Sustainability Robotics: Neue Disziplin für Nachhaltigkeit

Klimawandel, Ressourcenverbrauch und Energiekrise stellen Gesellschaft und Industrie vor wachsende Herausforderungen. Gleichzeitig entwickeln sich Robotik und physische künstliche Intelligenz mit hoher Geschwindigkeit. Vor diesem Hintergrund stellt ein internationales Forschungsteam die Frage, welche Rolle Roboter künftig beim Aufbau einer nachhaltigen Zukunft übernehmen sollen.

Wie aus dem in der Fachzeitschrift „Nature Machine Intelligence“ veröffentlichten Manifest hervorgeht, schlagen Forschende unter Leitung des Empa-Forschers Mirko Kovač gemeinsam mit Barbara Mazzolai vom Italian Institute of Technology (IIT) und Seokheun Song vom Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) die Etablierung der neuen wissenschaftlichen Disziplin Sustainability Robotics vor. Ziel ist es, robotische Systeme künftig nicht nur anhand ihrer technischen Leistungsfähigkeit, sondern ebenso nach ihren Auswirkungen auf Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft zu bewerten.

„Bisher hat sich die Robotik vor allem darauf konzentriert, was Maschinen leisten können“, erklärt Kovač, Leiter des „Laboratory of Sustainability Robotics“ an der Empa und der EPFL. „Der nächste Schritt besteht nun darin, zu fragen, welche Rolle Roboter beim Aufbau einer nachhaltigen Zukunft spielen sollen.“

Warum geht Sustainability Robotics über Green Robotics hinaus?

Nachhaltigkeit spielt bereits im Bereich der Green Robotics eine wichtige Rolle. Nach Auffassung der Autorinnen und Autoren reicht es jedoch nicht aus, lediglich den ökologischen Fußabdruck von Robotern zu verringern. Robotische Systeme sollen vielmehr aktiv zur Bewältigung von Nachhaltigkeitsherausforderungen beitragen. Barbara Mazzolai, stellvertretende Direktorin für Robotik am IIT, erklärt: „Wir sollten uns von lebenden Organismen inspirieren lassen, die bemerkenswerte Funktionen erfüllen und dabei den Energie- und Materialverbrauch auf ein Minimum reduzieren.“

Die Forschenden unterscheiden dabei zwei Ziele. Einerseits sollen Roboter selbst nachhaltiger werden, beispielsweise durch einen verantwortungsvollen Materialeinsatz, Kreislaufwirtschaft und einen geringeren Energieverbrauch. Andererseits sollen robotische Systeme gezielt Umweltveränderungen überwachen, Katastropheneinsätze unterstützen oder kritische Infrastrukturen erhalten. Als mögliche Anwendungen nennt das Manifest biologisch abbaubare Drohnen, Luft-Wasser-Roboter zur Überwachung von Ökosystemen sowie fliegende Robotersysteme für die Inspektion schwer zugänglicher Infrastrukturen.

„Unser Ziel ist es nicht nur, Roboter nachhaltiger zu machen“, sagt Kovač. „Wir möchten Nachhaltigkeitsrobotik als eigenständige wissenschaftliche Disziplin etablieren.“

Fraunhofer IOSB eröffnet Experience Lab

Humanoide Robotik soll künftig dort unterstützen, wo klassische Automatisierung an Grenzen stößt. Mit einem neuen Experience Lab schafft das Fraunhofer IOSB dafür eine praxisnahe Erprobungsplattform.

Redaktion Automation NEXT

Diese Leitprinzipien prägen die Robotik von morgen

Im Mittelpunkt des Manifests stehen drei Leitprinzipien: Robotische Systeme sollen minimalinvasiv, universell zugänglich und symbiotisch sein.

• Minimalinvasive Robotik soll ökologische, biologische und gesellschaftliche Auswirkungen möglichst gering halten. Dazu zählen energieeffiziente Systeme, kompostierbare Elektronik sowie Roboter, die repariert und wiederverwendet werden können.
• Universelle Zugänglichkeit bedeutet, dass Robotik nicht ausschließlich wohlhabenden Regionen oder spezialisierten Industrien zugutekommt. Technologien sollen bezahlbar, wartbar und dort verfügbar sein, wo sie besonders benötigt werden.
• Dem Konzept der Symbiose messen die Forschenden eine besondere Bedeutung bei. Robotik soll nicht nur einzelne Aufgaben effizient erfüllen, sondern einen möglichst großen Nutzen für Menschen, Umwelt und Wirtschaft schaffen.

„Die wichtigste Frage ist nicht, ob ein Roboter technisch besonders fortschrittlich ist“, so Kovač. „Entscheidend ist vielmehr: Wer profitiert davon – und welche Auswirkungen haben die autonomen System auf unseren Planeten?“ Als Beispiel nennen die Forschenden automatisierte Systeme zur Überwachung beschädigter Korallenriffe und zur Unterstützung ihrer Regeneration. Dem gegenüber stehen Anwendungen wie Robotik für den Tiefseebergbau, deren ökologische Folgen kritisch bewertet werden können. Entscheidend sei daher nicht allein die technische Leistungsfähigkeit, sondern der Zweck und die Beziehung der Systeme zu ihrer Umwelt.

„Wir verwenden den Begriff symbiotisch, weil wir Robotik über reine Effizienz und Ressourcennutzung hinaus in Richtung Regeneration, Verantwortung und gegenseitigen Nutzen weiterentwickeln möchten“, erklärt Kovač.

Wie soll Sustainability Robotics in die Praxis überführt werden?

Die im Manifest beschriebenen Ansätze fließen bereits in die Forschung des gemeinsamen „Laboratory of Sustainability Robotics“ von Empa und EPFL ein. Dort werden Robotik, Physical AI, Materialwissenschaften und Umweltwissenschaften miteinander verbunden, um mobile Robotersysteme für die verteilte Umweltüberwachung sowie autonome Fertigung in komplexen natürlichen Umgebungen zu entwickeln. Zu den Forschungsschwerpunkten gehören bioinspirierte Robotik, multifunktionale Hardware und multimodale Fortbewegung. Wie aus der Mitteilung hervorgeht, sollen die Prinzipien der Sustainability Robotics dadurch in konkrete Technologien überführt sowie Forschung, Lehre und internationale Zusammenarbeit gestärkt werden.

Ergänzt werden diese Aktivitäten durch das „Competence Centre for Sustainability Robotics“ (CCSR), das derzeit an der Empa aufgebaut und vom Kanton Schaffhausen unterstützt wird. Langfristig soll Nachhaltigkeit in der Robotik ebenso selbstverständlich werden wie heutige Sicherheitsstandards. „Der Erfolg der Nachhaltigkeitsrobotik bemisst sich nicht daran, wie viele Roboter wir bauen“, ist Kovač überzeugt. „Entscheidend ist der positive Beitrag, den diese Systeme für Ökosysteme, Infrastrukturen und die Lebensqualität der Menschen leisten.“