Wenn man von den Pionieren der modernen Robotikforschung spricht, führt kein Weg an Toshio Fukuda vorbei. Der japanische Wissenschaftler hat die Disziplin über Jahrzehnte geprägt und gilt mit über 2.000 veröffentlichten Forschungsarbeiten als einer der produktivsten Gelehrten seines Fachs. Nun hat IEEE, der weltweit größte Verband für technische Innovation, Fukuda mit dem renommierten Richard M. Emberson Award ausgezeichnet – eine Würdigung für einen Mann, dessen wissenschaftliches Vermächtnis die Robotikforschung nachhaltig verändert hat.

Von der Transistorradio-Bastelei zur Robotikforschung

Fukudas Weg in die Robotik begann unspektakulär: Als Teenager verbrachte er seine Sommerferien damit, Transistorradios und Dampfmaschinen zu bauen. Diese praktische Beschäftigung weckte seine Begeisterung für die Ingenieurwissenschaften. Nach seinem Abschluss in Maschinenbau an der Waseda-Universität in Tokio 1971 wurde er von Professor Ichiro Kato geprägt, der heute als Vater der japanischen Robotikforschung gilt.

Die akademische Laufbahn führte Fukuda über die University of Tokyo, wo er 1977 promovierte, und einen Forschungsaufenthalt an der Yale University, wo er 1973 an fortgeschrittener Kontrolltheorie arbeitete. Besonders die freie, kreative Atmosphäre in Yale habe ihn motiviert, tiefer in die Materie einzutauchen, erinnert sich Fukuda. Doch ihm wurde auch klar: Die Freiheit der akademischen Forschung hat ihren Preis. Forscher sind wie Kleinunternehmer – sie müssen die Finanzierung ihrer Arbeit selbst sicherstellen. Diese Erkenntnis prägte seine Entscheidung, sich auf die Robotik zu konzentrieren, ein Feld mit direktem Anwendungsbezug für die Industrie.

CEBOT: Die Vision der modularen Robotik

Fukudas wohl bedeutendster Durchbruch kam 1985 mit der Einführung der zellulären Robotersysteme, bekannt als CEBOT (Cellular Robotics System). Das Konzept war seiner Zeit voraus: Einzelne autonome Roboterzellen, die sich wie Lego-Bausteine zusammenfügen und wieder trennen können. Jede Zelle besitzt eine spezifische Funktion, doch erst im Verbund entstehen komplexe Strukturen und Fähigkeiten.

Das Revolutionäre an CEBOT liegt in der dezentralen, selbstorganisierenden Architektur. Die Roboterzellen können eigenständig analysieren, welche Aufgabe gestellt wird, und daraus die benötigte Struktur generieren. “Man entwickelt von der Komponente über die Zelle zu kleinen funktionalen Einheiten – und dann entstehen Cluster, die größere Systeme bilden. So entsteht eine Gesellschaft von Roboterwesen”, erklärte Fukuda in seiner mündlichen Geschichte für das Engineering and Technology History Wiki.

Besonders bemerkenswert ist die Fehlertoleranz des Systems: Wenn eine Zelle ausfällt, wird sie einfach entfernt und durch eine neue ersetzt – das Gesamtsystem arbeitet weiter. Diese Robustheit macht CEBOT-Systeme heute für vielfältige Anwendungen attraktiv, von der Medikamentenausgabe in Krankenhäusern über die Unterstützung beim Anbau von Pflanzen bis zum Warentransport in Logistikzentren.

Affenroboter und Mikro-Nanorobotik

Ein weiteres faszinierendes Projekt Fukudas sind die sogenannten Brachiationsroboter, die er 1988 mitentwickelte. Diese “Affenroboter” ahmen die pendelartige Bewegung von Primaten nach, die sich von Ast zu Ast schwingen. Die gravitations­basierte Fortbewegung ermöglicht kontinuierliche Bewegung mit hoher Energieeffizienz. Heute inspizieren diese Systeme Hochspannungsmasten und Brücken, suchen in eingestürzten Gebäuden nach Überlebenden und warten Pipelines sowie Kabel.

Doch Fukudas Forschungsspektrum reichte weit über diese Anwendungen hinaus. An der Nagoya-Universität, wo er von 1989 bis 2013 lehrte, trieb er bahnbrechende Arbeiten in der Mikro- und Nanorobotik voran. Als Gründungspräsident des IEEE Nanotechnology Council ab 2002 etablierte er sich als Pionier in der Erforschung, wie Nanotechnologie mit Robotik verschmelzen kann. Seine Entwicklungen im Bereich biomedizinischer Robotersysteme, industrieller Roboter und KI-gesteuerter Automation haben Maßstäbe gesetzt.

Wegbereiter für die wissenschaftliche Gemeinschaft

Fukudas Einfluss beschränkt sich nicht auf seine technischen Innovationen. 1988 gründete er die IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), eine der heute bedeutendsten Konferenzen für intelligente Robotersysteme. Was mit 330 Teilnehmern in Tokio begann, zieht heute über 9.000 Menschen an – von 120.000 Konferenzen weltweit war IROS die einzige in der Nature Index-Datenbank für dieses Jahr aufgeführt.

1996 lancierte Fukuda mit Kollegen die Fachzeitschrift “IEEE Transactions on Mechatronics”, die zum wichtigen Publikationsorgan für ein Forschungsfeld wurde, das Robotik, Elektronik, Informatik und Steuerungssysteme verbindet. Seine Rolle als Brückenbauer zwischen verschiedenen Disziplinen und Kulturen zeigt sich auch in seinen Führungspositionen: 1998-1999 war er der erste Nicht-US-Amerikaner als Präsident der IEEE Robotics and Automation Society.

Diversität und globale Perspektive

Als IEEE-Präsident im Jahr 2020 – der erste Asiate in diesem Amt – navigierte Fukuda die Organisation durch die frühe Phase der COVID-19-Pandemie. Seine Reaktion war pragmatisch und zukunftsorientiert: Er erkannte, dass IEEE seine Dienstleistungen, insbesondere Bildungsangebote, digitalisieren musste. Unter seiner Führung entstand das IEEE Learning Network, das mit drei Kursen startete und heute fast 2.000 Kurse, Webinare und Lernmaterialien umfasst.

Fukudas Engagement für Diversität ist mehr als Lippenbekenntnis. Als IEEE-Präsident trieb er die Entwicklung eines Diversitäts-, Gleichberechtigungs- und Inklusionsprogramms voran. “IEEE kümmert sich nicht darum, wer du bist, was du tust, aus welchem Land du kommst oder ob du männlich oder weiblich bist”, betont Fukuda. “IEEE akzeptiert Menschen mit Energie und Leidenschaft. Es hat mich akzeptiert, aus dem Fernen Osten. Deshalb mag ich es.”

Ein Vermächtnis mit Weitblick

Der Richard M. Emberson Award, den Fukuda im April in New York erhielt, reiht sich ein in eine beeindruckende Liste von Auszeichnungen. Darunter der Pioneer Award der IEEE Robotics and Automation Society (2004), der Saridis Leadership Award (2009) und der IEEE Robotics and Automation Technical Field Award (2010). Japan ehrte ihn mit der Medal of Honor with a Purple Ribbon (2015) und dem Order of the Sacred Treasure (2022).

Heute, mit über 70 Jahren, ist Fukuda längst nicht im Ruhestand. Als Vizepräsident für Forschung an der Egypt-Japan University of Science and Technology in Alexandria sowie als emeritierter Professor und Gastprofessor an der Nagoya-Universität bleibt er aktiv. Seine Arbeit als ehemaliger Programmdirektor von Japans Moonshot-Programm, das bis 2050 fortgeschrittene KI-Roboter entwickeln will, zeigt, dass sein Blick weiterhin in die Zukunft gerichtet ist.

Relevanz für die heutige Robotiklandschaft

Fukudas Beiträge sind heute relevanter denn je. Die Konzepte der modularen, selbstorganisierenden Robotik, die er mit CEBOT vorwegnahm, finden sich in modernen Schwarmrobotik-Ansätzen wieder. Seine Arbeiten zur Mikro-Nanorobotik bilden die Grundlage für medizinische Anwendungen, von minimal-invasiver Chirurgie bis zu gezielter Medikamentenabgabe. Die bio-inspirierten Systeme, die er entwickelte, prägen das Feld der Soft Robotics.

In einer Zeit, in der Länder wie China massiv in Robotik investieren und mit Tausenden von Forschern und großzügiger staatlicher Förderung den Markt erobern, bietet Fukudas Karriere wichtige Lektionen. Seine Fähigkeit, grundlegende Forschung mit praktischen Anwendungen zu verbinden, interdisziplinär zu denken und internationale Netzwerke aufzubauen, sind Eigenschaften, die die nächste Generation von Robotikforschern kultivieren muss.

Toshio Fukudas wissenschaftliches Vermächtnis ist nicht nur eine Sammlung technischer Innovationen, sondern auch ein Modell für wissenschaftliche Führung in einer globalisierten Welt. Seine Vision von Robotersystemen, die sich selbst organisieren, anpassen und zusammenarbeiten, weist den Weg für eine Zukunft, in der Roboter zunehmend komplexe Aufgaben in dynamischen Umgebungen bewältigen können – genau das, was die Industrie und Gesellschaft heute dringend benötigen.