Was sind Roboter-Hunde und welche Aufgaben können sie übernehmen?

Treppen steigen, über Schwellen laufen oder sich auf unebenem Boden bewegen: Genau bei solchen Wegen können vierbeinige mobile Roboter interessant werden. Anders als viele Radroboter sind sie für Umgebungen ausgelegt, die ursprünglich für Menschen geschaffen wurden oder unstrukturiertes Gelände aufweisen.

Professionell eingesetzt oder erprobt werden solche Systeme unter anderem für Inspektionen, Patrouillen sowie Such- und Erkundungsaufgaben. Entscheidend ist dabei nicht allein die Fortbewegung. Der Roboter dient häufig vor allem als bewegliche Plattform für Kameras, Messgeräte und weitere Sensoren.

Ein typischer Einsatz besteht deshalb nicht darin, eine komplette Berufsrolle zu übernehmen. Vielmehr kann der Roboter einzelne Aufgaben erledigen: eine festgelegte Strecke ablaufen, Messwerte aufnehmen, Bilder übertragen oder einen Bereich erkunden, bevor Menschen ihn betreten.

Ein „Roboter-Hund“ ist technisch ein vierbeiniger mobiler Roboter. Der Begriff beschreibt anschaulich seine Form, ist aber keine eigene technische Kategorie. In der Fachliteratur ist von vierbeinigen beziehungsweise quadrupeden Robotern die Rede.

Die vier Beine ermöglichen es den Systemen, Hindernisse und Gelände zu bewältigen, bei denen Räder an Grenzen kommen können. Dazu müssen sie ihre Körperlage, die Stellung der Beine und die Bodenkontakte fortlaufend koordinieren.

Für die Orientierung nutzen solche Roboter je nach Ausstattung beispielsweise Kameras, Tiefenkameras oder LiDAR. LiDAR erfasst die Umgebung mit Laserlicht und kann dem Roboter bei Navigation und Kartierung helfen. Hinzu kommen Sensoren für die eigene Bewegung sowie Software für Navigation und Bewegungssteuerung.

Wie selbstständig ein Roboter arbeitet, unterscheidet sich von System zu System. Möglich sind Fernsteuerung, unterstützte Bewegung, selbstständige Navigation oder vorgegebene autonome Missionen. „Autonom“ bedeutet deshalb nicht automatisch, dass ein Roboter ohne menschliche Aufsicht oder Entscheidungen arbeitet.

Vierbeinige Roboter für Anlageninspektion und Messdatenerfassung

Ein gut dokumentierter Einsatzbereich ist die industrielle Inspektion. Vierbeinige Roboter können wiederkehrende Routen ablaufen und dabei beispielsweise Bilder, Wärmebilder, Geräusche oder andere Messwerte aufnehmen. Je nach Ausstattung lassen sich auch Gase erfassen.

So können sie Aufgaben übernehmen, für die Beschäftigte sonst Kontrollgänge durchführen: Instrumente ablesen, Temperaturen beobachten, nach Leckagen suchen oder den Zustand einer Anlage dokumentieren.

BMW nutzt beispielsweise im Motorenwerk Hams Hall einen vierbeinigen Roboter für die Datenerfassung eines digitalen Zwillings. Der Roboter überwacht außerdem Temperaturen und sucht nach undichten Druckluftleitungen.

Vierbeinige Roboter für Patrouillen und Überwachung

Vierbeinige Roboter können auch als mobile Sensorplattformen für Sicherheitsaufgaben dienen. Sie können vorgegebene Strecken patrouillieren, Kamera- und Sensordaten übertragen und Auffälligkeiten an eine Leitstelle melden.

Dabei ist die Trennung zwischen Erkennen und Eingreifen wichtig. In dokumentierten Anwendungen prüfen Menschen weiterhin Meldungen, entscheiden über die weitere Reaktion und übernehmen Aufgaben, die physische Präsenz erfordern.

Bei der Tyndall Air Force Base wurden beispielsweise semi-autonome vierbeinige Roboter in Sicherheitsaufgaben eingebunden. Sie sollten abgelegene Bereiche patrouillieren und den Sicherheitskräften zusätzliche Informationen liefern. Die US Air Force stellte sie ausdrücklich nicht als Ersatz für militärische Diensthunde dar.

Vierbeinige Roboter in gefährlichen Einsatzbereichen

Vierbeinige Roboter können Orte erkunden, deren Betreten für Menschen gefährlich sein kann. Ein dokumentiertes Beispiel stammt aus New York: Nach dem Einsturz eines Parkhauses wurde 2023 ein vierbeiniger Roboter mit Wärmebildtechnik eingesetzt, um das für Einsatzkräfte zu gefährliche Gebäude zu erkunden.

Auch für Suche und Rettung werden solche Systeme erprobt. Bei der DARPA Subterranean Challenge kamen vierbeinige Roboter beispielsweise bei der Erkundung unterirdischer Umgebungen zum Einsatz.

Vierbeinige Roboter auf Baustellen

Auch auf Baustellen werden vierbeinige Roboter eingesetzt. Eine wissenschaftliche Studie von 2022 erprobte einen solchen Roboter auf einer realen Baustelle für die Fernüberwachung des Baufortschritts. Dabei wurden 360-Grad-Livevideo und der Abgleich mit digitalen Bauwerksmodellen und erweiterter Realität eingesetzt.

Vierbeinige Roboter als Assistenzsysteme

Nicht alle Anwendungen sind bereits für den betrieblichen Alltag verfügbar. In der Forschung wird der Einsatz von vierbeinigen Systemen z.B. als Assistenzroboter untersucht. Eine 2023 veröffentlichte Arbeit demonstrierte beispielsweise einen vierbeinigen Führroboter für blinde und sehbehinderte Menschen auf Strecken von mehr als 100 Metern. Das zeigt eine mögliche Anwendung, ist aber kein Nachweis für Marktreife oder Alltagstauglichkeit.

Vier Beine sind vor allem dort interessant, wo ihre Beweglichkeit tatsächlich gebraucht wird. Auf einem ebenen Hallenboden kann ein Radroboter technisch einfacher und wirtschaftlicher sein.

Aber vierbeinige Systeme stoßen an Grenzen. So zeigte eine Evaluation eines getesteten Systems Schwierigkeiten in engen Räumen, auf rutschigen Oberflächen und beim Überwinden bestimmter Hindernisse.

Weitere praktische Einschränkungen können Batterielaufzeit, Kommunikation und Zuverlässigkeit sein. Welche Sensoren und Funktionen zur Verfügung stehen, hängt außerdem vom jeweiligen System und seiner Ausstattung ab.

Bei der Einführung im Betrieb geht es nicht nur um technische Fragen. Fortgeschrittene Robotik kann Beschäftigte von gefährlichen oder wiederkehrenden Tätigkeiten entlasten. Gleichzeitig können neue physische, psychosoziale und organisatorische Risiken entstehen. Dazu gehören beispielsweise Restrisiken körperlicher Verletzungen, Arbeitsplatzunsicherheit sowie neue Anforderungen an Qualifikation und Organisation.

Für Patrouillen mit Kameras kommen weitere Anforderungen hinzu. Soweit dabei personenbezogene Daten erfasst oder verarbeitet werden, müssen die datenschutzrechtlichen Vorgaben für Videoüberwachung beziehungsweise Videogeräte berücksichtigt werden. Die konkreten Pflichten hängen vom Einsatzfall ab.

Vierbeinige Roboter sollten deshalb nicht danach beurteilt werden, ob sie einen Menschen oder einen Beruf „ersetzen“ können.

Entscheidend ist die konkrete Aufgabe:

• Muss regelmäßig ein schwer zugänglicher Bereich kontrolliert werden?
• Sollen Messdaten an einem gefährlichen Ort aufgenommen werden?
• Oder soll eine Leitstelle zusätzliche Informationen aus einem entfernten Bereich erhalten?

Für solche abgegrenzten Tätigkeiten können vierbeinige Roboter eine technische Möglichkeit sein.