Cloud-Robotik: Die Zukunft der Automatisierung
Die Cloud-Robotik eröffnet Herstellern von Roboterhardware und -software neue Wege, um kostengünstige Roboter für den Einsatz in Unternehmen oder Haushalten zu entwickeln.
Cloud-Computing hat sich zu einer zentralen Technologie in der IT-Landschaft entwickelt. Viele der bekannten Desktop-Anwendungen sind nun als Cloud-Dienste mit verbesserter Optik und Benutzerfreundlichkeit verfügbar.
Ähnlich verlagern auch Roboterentwickler und -ingenieure bestimmte Roboterprozesse in die Cloud, was zu deutlichen Kosteneinsparungen in der Produktion führt.
Wer sich für Robotik, Cloud-Computing und das Internet der Dinge (IoT) interessiert, sollte diesen Artikel aufmerksam lesen, um ein grundlegendes Verständnis der Cloud-Robotik zu erhalten.
Cloud-Computing und Robotik
Der Wettlauf um fortschrittliche Cloud-Computing-Infrastrukturen begann mit der Finanzierung des MAC-Projekts am MIT (Massachusetts Institute of Technology) im Jahr 1963 durch die National Science Foundation (NSF) und die Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums.
Ziel des Projekts war es, den Grundstein für eine neue Generation von Computern zu legen, die von mehreren Nutzern gleichzeitig verwendet werden konnten.
Die Entwicklung und Veröffentlichung des ARPANET im Jahr 1969, das den Austausch von Ressourcen und Daten zwischen Computern über ein Weitverkehrsnetz ermöglichte, trug maßgeblich zur Entwicklung des modernen Cloud-Computings bei.
Moderne Cloud-Computing-Dienste nahmen mit der Einführung der Salesforce-Software in der Cloud im Jahr 1999 ihren offiziellen Anfang. Seitdem hat sich dieser Bereich durch das Aufkommen von Cloud-Lösungen wie Microsoft Azure, Google Cloud und Amazon AWS rasant weiterentwickelt.
Die Geschichte der Robotik reicht bis ins Jahr 1954 zurück, also Jahrzehnte vor dem ersten Cloud-Computing-Konzept. Die Robotik begann mit dem Unimate-Roboter, der von dem ersten Roboterunternehmen der Welt, Unimation, an General Motors verkauft wurde.
Unimate war ein hydraulischer, mechanischer Arm, der schwere Lasten bewegen konnte, was für menschliche Fabrikarbeiter eine Herausforderung darstellte. Seitdem hat sich die Robotik stark entwickelt, und heute gibt es Serviceroboter, die von führenden Robotikunternehmen wie Robotnik, KUKA Robotics und Triowin hergestellt werden.
Diese Serviceroboter können voll- oder teilautomatisiert sein und eine Vielzahl von Aufgaben schneller und präziser erledigen.
Zweifellos hat das Cloud-Computing die Robotikbranche stark beeinflusst. Roboter- und Cloud-Experten erwägen heutzutage den Einsatz der Cloud-Robotik, um Roboter für jeden Bedarf zugänglicher zu machen.
Was ist Cloud-Robotik?
Cloud-Robotik ist eine leistungsstarke Kombination aus Cloud- und Robotertechnologien. Hier nutzen Roboter die Cloud-Computing-Infrastruktur, um auf Rechenressourcen wie Datenverarbeitung, Dateneinblicke, virtuelle Betriebssysteme, IoT, Online-Datenspeicherung und mehr zuzugreifen, um ihre üblichen Aufgaben zu erfüllen.
Mit der Entwicklung der Cloud-Robotik sind Hardware- und Softwareentwickler in der Robotik nicht mehr auf die Onboard-Fähigkeiten des zu entwickelnden Roboters angewiesen.
Die Robotikbranche wird den Einsatz von Halbleiterchips sowie elektronischen und elektrischen Komponenten bei der Herstellung von Robotern für Unternehmen oder Privathaushalte reduzieren können. Diese Roboter werden kleiner, leichter und beweglicher.
Das Grundprinzip der Cloud-Robotik ist vergleichbar mit der Verwendung von Adobe Express, Canva, Salesforce, Procreate, YouTube oder Unternehmens-CRMs und ERPs in der Cloud über einen Webbrowser. Roboter können ebenso auf Daten aus dem Internet, Intranets und IoT-Geräten zugreifen, um ihre Aufgaben zu erfüllen.
Sie benötigen keine schweren Onboard-Computer und -Speicher mehr, um Berechnungen selbst durchzuführen. Sie können auf Informationen aus Cloud-basierten Lösungen für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) zugreifen.
Fähigkeiten der Cloud-Robotik
#1. Auslagerung rechenintensiver Prozesse
Ein Roboterentwickler kann sich auf das Design, die Mechanik, die Funktionen, die Beweglichkeit und die Zuverlässigkeit konzentrieren, während er die Verarbeitungsfunktionen an eine Cloud-Robotikplattform auslagert. Dadurch können mehr Unternehmen in das Geschäft mit Roboterentwicklung einsteigen.
#2. Schnelle Bereitstellung von Servicerobotern
Unternehmen können Roboter nun schneller in den Einsatz bringen, da die Cloud-Robotik die Umnutzung eines Roboters für verschiedene Aufgaben ermöglicht.
#3. Online-Fehlerbehebung
Dank der Cloud-Robotiklösung ist es nicht mehr nötig, ein internes Team von Robotertechnikern zu beschäftigen.
Der Hersteller kann die Fehler der Roboter mithilfe von Cloud-Lösungen beheben. Dies ermöglicht auch den Einsatz von Robotik an schwer zugänglichen Orten mit Internetzugang. Wenn die Roboter aus anderen Gründen als der physischen Zerstörung der integrierten Hardware/Firmware ausfallen, können Techniker des Herstellers den Roboter online reparieren.
Bedeutung der Cloud-Robotik
Die Cloud-Robotik ist aus folgenden Gründen heute von großer Bedeutung:
Erstens werden die Rohstoffe für die Herstellung von Halbleiterchips und anderen empfindlichen elektronischen Komponenten knapp. Wenn die Cloud-Robotik den Bedarf an sofort einsatzbereiter Hardware für Roboter reduzieren kann, ist sie eine unverzichtbare Technologie für die Robotikbranche.
Zweitens ist die Herstellung eines autarken Roboters kostspielig. Dies ist jedoch für die globale Lieferkette von Robotern im kommerziellen Einsatz nicht von Vorteil. Unternehmen benötigen kostengünstige Roboter in großen Mengen, um große Lager, Verpackungen, die Produktion usw. zu verwalten. Sie brauchen keine autarken Systeme, sondern Agilität und die Möglichkeit, Tausende von Robotern von einem einzigen Computer über ein Cloud-Netzwerk zu steuern.
Schließlich können sich Roboterhersteller einfach auf die Verbesserung des Designs und das Hinzufügen weiterer Funktionen konzentrieren, da sich die Anbieter von Cloud-Robotiklösungen um die Programmierung, das maschinelle Lernen und die Roboterintelligenz kümmern.
Komponenten der Cloud-Robotik
Folgende Standardkomponenten werden zum Aufbau einer effektiven Cloud-Robotiklösung benötigt:
- Ein physisches und Softwarenetzwerk zum Aufbau einer Machine-to-Machine- (M2M) und Machine-to-Cloud- (M2C) Konnektivität. M2M und M2C helfen einem Cloud-Robotik-Lösungsbetreiber, einzelne Roboter und alle Roboter einer Gruppe zu steuern.
- Eine globale Datenbank mit digitalen Inhalten, die Maschinen verstehen können, wie z. B. Bilder, Texte, Zahlen, Formeln, Binärdaten, Videos, Koordinaten, Navigationsdaten und Wissensdatenbanken.
- Leistungsstarke Supercomputer, die mehrere eingehende Verbindungsanfragen bearbeiten können, um diese mit statistischen Daten, Bewegungsanweisungen, Zeitplänen, Aufgabenanweisungen und Koordinationsinformationen zu versorgen.
- Neuronale Engine-Programme in den Robotern, um sie mit maschinellem Lernen kompatibel zu machen.
- Open-Source- und proprietäre Software oder Codes für Cloud-Robotiklösungen.
- Eine GUI-Konsole für menschliche Techniker zur Überwachung der Cloud-Roboter und zum Ferneingriff bei Bedarf.
Lassen Sie uns nun den Unterschied zwischen Automatisierung und Cloud-Robotik untersuchen.
Automatisierung vs. Cloud-Robotik
Obwohl Automatisierung und Cloud-Robotik ähnlich erscheinen mögen, gibt es einige grundlegende Unterschiede. Diese sind in dieser Tabelle aufgeführt:
| Eigenschaft | Automatisierung | Cloud-Robotik |
| Definition | Automatisierung ist der Einsatz von Maschinen anstelle von Menschen, um wiederholende und manuelle Aufgaben effizient zu erledigen. | Cloud-Robotik ist ein Rahmenwerk zur Verbindung von Robotern mit der Cloud, um diese Maschinen mit Dateneinblicken und Anweisungen aus der Cloud zu versorgen. |
| Anwendungsbereich | Automatisierung kann überall stattfinden, sowohl in der virtuellen als auch in der realen Welt. | Cloud-Robotik findet hauptsächlich in der realen Welt statt. |
| Zweck | Automatisierung organisiert und rationalisiert lediglich monotone, sich wiederholende Aufgaben. | Roboter lösen nicht nur wiederholende Aufgaben effizient, sondern auch Aufgaben, die Präzision oder große Kraft erfordern. |
| Hardwareanforderungen | Automatisierung kann Hardware erfordern, muss es aber nicht. Beispielsweise automatisiert die mit Zapier, IFTTT und Power Automate durchgeführte Automatisierung digitale Aufgaben. | Cloud-Robotik bezieht sich speziell auf physische Serviceroboter und erfordert immer Hardware. |
Vorteile der Cloud-Robotik
Im Folgenden werden einige der praktischen Vorteile der Cloud-Robotik aufgeführt:
#1. Kollaborative Entwicklung
Mehrere Softwareentwickler und Hardwarehersteller für die Robotikindustrie können Konsortien für die schnelle Entwicklung und Bereitstellung von Servicerobotern bilden.
Die Hardwarehersteller können an den physischen Elementen arbeiten, während die Softwareentwickler am Cloud-Teil der Roboter arbeiten können.
Verschiedene Parteien können ihr eigenes Einkommenssystem einrichten und sich den Zugang sichern, um gemeinsam Roboter zu entwickeln und trotzdem einen angemessenen Preis zu erzielen.
#2. Lösungsentwicklung und Outsourcing
Unternehmen, die sich mit Hardware-Design, -Formgebung und -Herstellung gut auskennen, können in die Roboterindustrie einsteigen, ohne sich tief in die Software- oder Firmwareentwicklung einarbeiten zu müssen.
Sie können die erforderliche Cloud-Infrastruktur von Outsourcing-Agenturen beziehen, die Tools auf Robotern installieren und sie für die Datenerfassung während des Betriebs mit dem Internet verbinden.
#3. Roboter kostengünstig und zugänglich machen
Wenn Roboter auf die benötigten Daten und Anweisungen über einen Cloud-Computer zugreifen können, müssen sie keine umfangreichen Onboard-Computerressourcen mitführen.
Ein minimaler Computer, der Cloud-Daten analysieren und Aktoren und Sensoren an Bord anweisen kann, ihre Aufgaben auszuführen, reicht aus. Daher werden Roboter weniger Hardware enthalten und auch günstiger sein.
#4. Agilität der Roboter
Frühe Roboter waren klobig und massiv, da sie viele Maschinen in ihrem Gehäuse unterbringen mussten. Dank der Cloud-Robotik sind Roboter heute klein, beweglich und optisch ansprechend.
#5. Recycling
Unternehmen müssen nicht für verschiedene Zwecke spezialisierte Roboter anschaffen. Sie können Mehrzweck-Serviceroboter erhalten, die mithilfe von Cloud-Lösungen angepasst werden können, um sie an spezifische Automatisierungsanforderungen anzupassen.
Natürlich sollte auch die Produktionslinie entsprechend ausgelegt sein. Jeder Bedarf an neuer Hardware in einem Roboter widerspricht dem Ziel, Roboter nur mithilfe von Cloud-Infrastrukturen zu recyceln. Techniker müssen auf den Roboter zugreifen und seine physischen Komponenten ändern.
Herausforderungen der Cloud-Robotik
Da sich die Cloud-Robotik noch in der Anfangsphase ihrer Entwicklung befindet, wird sie mit einigen Herausforderungen zu kämpfen haben.
Im Folgenden werden einige häufige Probleme der Cloud-Robotik aufgeführt, die Sie angehen können, um neuartige Lösungen zu entwickeln und zu vermarkten, mit denen Sie Gewinn erzielen können:
#1. Netzwerkzugänglichkeit
Ein inhärentes Problem des Internetnetzwerks ist die begrenzte Bandbreite, wenn viele Geräte versuchen, auf dieselbe Ressource in der Cloud zuzugreifen.
Daher können cloud-fähige Serviceroboter ausfallen, wenn die Netzwerkinfrastruktur während Wartungsarbeiten und geplanten Ausfallzeiten ausfällt.
#2. Edge-Analytics
Die Befürworter der Cloud-Robotik haben mit der Entwicklung von Edge Analytics eine Möglichkeit gefunden, die Ausfallsicherheit von Cloud-basierten Robotern zu verbessern. Es wird davon ausgegangen, dass das Edge-Computing-System die Roboter mit den lokalisierten Dateneinblicken versorgen kann, die sie für den Betrieb benötigen, falls das Cloud-Netzwerk nicht verfügbar ist.
Dies würde jedoch die Abhängigkeit von mehr Hardware erhöhen. Cloud-Robotik wurde eingeführt, um den Einsatz lokaler Hardware zu reduzieren und die Nutzung vernetzter Intelligenz über Intranet oder Internet zu fördern.
#3. Cloud-Sicherheit
Die größte Herausforderung der Cloud-Sicherheit ist die Netzwerksicherheit. Es ist bekannt, dass alles im Netzwerk gehackt werden kann. Daher werden Cloud-Robotiklösungen immer häufiger zu Zielen von Phishing, Hacking, Social Engineering usw.
Wenn es Hackern nicht gelingt, in die Cloud-Konsole einzudringen, die Tausende von Robotern steuert, können sie das gesamte Netzwerk zum Ziel eines Denial-of-Service-Angriffs (DoS-Angriffs) machen.
#4. Geschwindigkeit der Roboter
Cloud-basierte Roboter können je nach den jeweiligen Umständen unterschiedliche Agilitätsgrade aufweisen. Wenn das Cloud-Netzwerk beispielsweise ausgelastet ist, reagieren die Roboter möglicherweise langsamer als erwartet. Im Gegenteil, dieselben Roboter können optimale Geschwindigkeit und Genauigkeit bieten, wenn das Cloud-Netzwerk weniger ausgelastet ist.
Daher müssen die Produktionsanlagen den automatisierten Prozess an die aktuelle Latenzzeit der Reaktionen der eingesetzten Roboter anpassen.
Lernmittel
Cloud-Robotik: Ein vollständiger Leitfaden
Dieses Buch über Cloud-Robotik hilft Ihnen, ein Experte für Lösungsentwickler von Cloud-basierten Roboterprozessen zu werden.
Es hilft Ihnen auch zu verstehen, wie Sie den bestehenden Roboterentwicklungsprozess modernisieren können, um ihn an sein Cloud-Computing-Pendant anzupassen.
Implementierung der Cloud-Robotik
Das Buch „Implementing Cloud Robotics“ befasst sich mit den aktuellen Hindernissen bei der Implementierung einer umfassenden Cloud-Robotik und mit Möglichkeiten zur Lösung dieser häufigen Herausforderungen.
Es schlägt auch eine Methode vor, um funktionale Serviceroboter mit handelsüblichen Robotern zu entwickeln und ihre Firmware mithilfe von proprietären oder Open-Source-Cloud-Robotiklösungen zu modifizieren.
Zusammenfassung
Sie sollten nun eine grundlegende und einigermaßen fortgeschrittene Vorstellung von der Cloud-Robotik haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dies eine aufstrebende Technologie in der Prozessautomatisierung ist.
Daher bauen IT-Giganten wie Microsoft, Amazon Robotics, IBM Corporation, C2RO Cloud Robotics, Hit Robot Group, V3 Smart Technologies, Intel, Google, Omron Adept Technologies und Fetch Robotics ihren Einfluss auf dem Cloud-Robotik-Markt bereits aus.
Laut einem aktuellen Bericht von Research and Markets ist die Cloud-Robotik-Industrie eine 7,52-Milliarden-Dollar-Industrie. Es wird jedoch erwartet, dass sie bis 2026 auf einen Markt mit einem Umsatz von 23,59 Milliarden US-Dollar anwachsen wird.
Daher wird dieser Bereich mehr Arbeitsplätze und Geschäftsmöglichkeiten schaffen.
Wenn Sie auf der Suche nach einer Karriere sind, Einzelentwickler oder ein Unternehmen, das die Cloud-Robotik zu seinem Vorteil nutzen möchte, sollten Sie sich jetzt darauf vorbereiten, um Gewinne zu erzielen.
Als Nächstes können Sie sich mit der Robotic Process Automation (RPA) beschäftigen.