Vita

Seit  Juli 2023 Institutssprecher - Institut für Robotik und Autonome Systeme (IRAS), Hochschule Karlsruhe (HKA), Karlsruhe
Gründung des Instituts mit Kollege Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll. Kollegiale Institutsleitung.
Seit Oktober 2018
Forschungsprofessur (W3) Intelligente Produktion, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft (HsKA), Schwerpunkt: „Cloud-Robotics“
Okt.2016–Apr. 2017
Vertretungsprofessur (W3), Institutsleitung, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe.
Mai 2012-Sep. 2018
Professur (W2), Interaktionstechnologien für Robotersysteme, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe. Shared Professorship: Kooperation zwischen SCHUNK GmbH&Co.KG und KIT
ab 2002-2012
Gruppenleiter, Forschungsgruppe Intelligente Industrieroboter, IPR, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe.
Übernahme Forschungsgruppe PaRo - Parallele Roboter
Gründung Forschungsgruppe IIROB - Intelligente Industrieroboter (bis zu neun Wissenschaftler)
1999-2002
Promotionsstipendium, Graduiertenkolleg: Beherrschbarkeit komplexer Systeme, IPR, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe.

Industrie
2012-2018
SCHUNK, SCHUNK Mobile Greifsysteme GmbH, Lauffen.
Begleitung der Vorentwicklung im Zuge der Shared Professorship.
seit 2006
Gesellschafter,   GFRT   -  Fortschrittliche Robotertechnologie  GmbH&Co.KG, Karlsruhe.
Gründung und Beteiligung am Spin-Off des IPR im Bereich Kalibrierverfahren und -systeme, Kollisionserkennung und Bahnplanung.

Auszeichnungen Lehre
2023 + 2024
HECTOR School Teaching Award 2023, 1st Place - Information Systems Engineering and Management
2017
Beste Wahlvorlesung WS16/17, KIT-Fakultät für Informatik, Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern, Auswahl auf Grundlage am KIT durchgeführter Lehrevaluationen und einer entsprechenden Bewertung.
2014
Beste Wahlvorlesung WS13/14, KIT-Fakultät für Informatik, Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern, Auswahl auf Grundlage am KIT durchgeführter Lehrevaluationen und einer entsprechenden Bewertung.

Auszeichnungen Forschung
2019
Auszeichnung mit dem Innovationspreis NEO 2019 „Künstliche Intelligenz für die Arbeitswelten" im Rahmen der Forschungen im Kontext des Projekts „HoloMed“. Einsatz von KI und AR im OP-Saal zur Unterstützung des Chirurgen bei Operationen.
2015
Application Innovation Award, "Design of EXO-LEGS exoskeletons", 18th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines (CLAWAR 2015), H.S. Virk, U. Haider, I. Nyoman, N. Masud, I. Mamaev, P. Hopfgarten and B. Hein, 06-09 September 2015, HangZhou, China. Sponsored and Awarded by Maxon Motors (Suzhou) Co. Ltd.
2013
Finalist: JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture, "Methods for Safe Human-Robot-Interaction Using Capacitive Tactile Proximity Sensors", IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Stefan Escaida Navarro, Maximilano Marufo, Yitao Ding, Stephan Puls, Dirk Göger, Björn Hein and Heinz Wörn, Nov. 6. 2013, Tokyo, Japan.
2011
Best paper on Future Computing 2011, ’Evaluation of Seed Throwing Optimization Meta Heuristic in Terms of Performance and Parallelizability’,The Third International Conference on Future Computational Technologies and Applications, Oliver Weede, Stefan Zimmermann, Björn Hein, Heinz Wörn, 25-30 Sep. 2011, Rome, Italy.

Auszeichnung Industrie und Technologietransfer
2015
Finalist - Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR, Seattle.
Thema: Automatischer kollisionsfreier Online-Bahnplanung und Scheduling für mehrere Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
Partner: GFRT, DAIMLER
2010
Walter Reis Innovation Award for Robotics (2. Platz), München.
Thema: Erstmaliger Einsatz von automatischer kollisionsfreier Online-Bahnplanung für Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
Partner: IPR, GFRT, DAIMLER
2006
Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR, Beijing.
Thema: Online-Kollisionsvermeidung für Industrieroboter auf Basis komplexer Geometrien und Kinematikmodelle.
Partner: IPR, GFRT, KUKA Roboter GmbH

Mitgliedsschaften
IFAC - International Federation of Automatic Control
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
RAS - IEEE Robotics and Automation Society

Gremien-, Strategie- und Gutachtertätigkeiten
since 2025   Member of the management board of ROBDEKON e.V.
2023, 2020  Associated Editor: IFAC World Congress 2023 and 2020
2023, 2022  Program Committee: ISR Europe 2023 and 2022, International Symposium on Robotics, Munich
2022              Workshops Chair: IAS 17, 17th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-17), Zagreb
2022              Program Committee: ISR Europe 2022, 54th International Symposium on Robotics, Munich
2022              Program Committee: IMS 2022, 14 IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, Tel Aviv, Israel, online
2018-2022  (Co-)Organizer Workshop on IROS, Workshop on Proximity Perception in Robotics, www.proxelsandtaxels.org
2021              Program Committee: ECMR 2021, European Conference on Mobile Robots, Germany, Online
2021              Workshops Co-Chair: IROS 2021, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2021), Prague, Czech Republic, Online
2019-2024  Member of Advisory Board: Fraunhofer Leitprojekte
since 2017   Vice-Chair of the Technical Committee TC 4.3. Robotics, International Federation of Automatic Control (IFAC)
since 2017   Regular DFG-Reviewer, DFG

Research

Forschungsprojekte an der HKA 

Mai. 2025 bis Okt. 2025: TetriSort, Roboterbasierte Tetris-artige Sortierung von Wertstoffen im Recycling, invest-bw, Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus
Inhalte: Ziel der Machtbarkeitsstudie ist es zu zeigen, dass durch die Kombination neuartiger und innovativer robotischer Handhabungsmethoden sowie KI-gestützter Objekterkennung und -charakterisierung eine automatisierte und rentable Sortierung der Restströme möglich ist und hohe Recyclingquoten von Leichtverpackungen erreichbar werden. Somit könnte auf ein manuelles Sortieren durch den Menschen in dieser gesundheitsschädlichen Umgebung verzichtet werden.
Forschungsgegenstand: Ziel der Machtbarkeitsstudie ist es zu zeigen, dass durch die Kombination neuartiger und innovativer robotischer Handhabungsmethoden sowie KI-gestützter Objekterkennung und -charakterisierung eine automatisierte und rentable Sortierung der Restströme möglich ist und hohe Recyclingquoten von Leichtverpackungen erreichbar werden. Somit könnte auf ein manuelles Sortieren durch den Menschen in dieser gesundheitsschädlichen Umgebung verzichtet werden.
Partner: IOSB

Jan. 2025 bis Jun. 2029: DeepFrame, Dataset Engineering and Evaluation Procedures For Reconstructive neural Architectures with Modal Expandability, BMBF
Inhalte: Robuste und zuverlässige künstliche Intelligenz für die Industrie - In einer zunehmend digitalen Welt gewinnen Verfahren der künstlichen Intelligenz (KI) in industriellen Prozessen zunehmend an Bedeutung. Das Forschungsprojekt DeepFrame zielt darauf ab, die Robustheit, Qualität und Zuverlässigkeit von KI-Systemen zu verbessern, insbesondere in herausfordernden und unerwarteten Situationen.
Forschungsgegenstand: Datenfokussierung: Entwicklung eines interpretierbaren Bewertungssystems zur Beurteilung der Robustheit von Kl-basierten Sensorsystemen / Architekturfokus: Entwicklung neuer Modellarchitekturen zur Fusion und Rekonstruktion von Sensordaten. Entwicklung von spezifischen Trainingsprozessen für multimodale Modelle mit maskierten Eingangsdaten.
Partner: VisionTools, Elma Electronic, DE software&control

Dez. 2022 bis Nov. 2026: ROBDEKON II, Robotersysteme zur Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen, BMBF
Inhalte: Das Kompetenzzentrum »Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen« ist der Erforschung von autonomen oder teilautonomen Robotersystemen gewidmet, welche dort zum praktischen Einsatz kommen sollen, wo bisher Arbeiten für den Menschen mit einem erheblichen Gefährdungspotential einhergehen. An der HKA werden Robotersysteme und Methoden zur autonomen Erkundung von Gebäudestrukturen und Reinigung kontaminierter Anlagenteile betrachtet.
Forschungsgegenstand: Semantische Modellierung, Semantische Exploration, AR-basierte Interaktion und Konfiguration, Multi-Roboter Setups.
Partner: IOSB, DFKI, KIT, FZI, Götting, KAH, ICP

Okt. 2022 bis März. 2027: KATE, Promotionskolleg Zugänglichkeit durch KI-basierte Assistenztechnologien, MWK
Inhalte: Das Ziel des Promotionsprogramms ist es, die Autonomie und Teilhabe von Menschen mit Behinderungen durch den Einsatz von Assistenzsystemen auf Basis Künstlicher Intelligenz (KI) zu verbessern.
Forschungsgegenstand: Interaktive Schulungs- und Assistenzsysteme zur Sturzprävention und Schulung motorischer und kognitiver Leistungen von Personen mit kognitiven/körperlichen Beeinträchtigungen.
Partner: KIT

Jan. 2021 bis Jun. 2025: KI5GRob, Cloud-Computing und 5G als Befähiger für neue Sensortechnologien in der roboterbasierten Produktion und Logistik, BMBF
Inhalte: Für die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands werden intelligente und autonome roboter-basierte Produktions- und Logistiksysteme eine zentrale Rolle spielen. Die Fusion von Cloudtechnologien und KI mit der Robotik der Produktions- und Logistikwelt gilt als eines der Schlüsselkonzepte für die Umsetzung solcher Systeme. Mittels aktueller erweiterter Cloud-Konzepte in Verbindung mit der 5G Technologie können Cloud und vor Ort agierende Robotersysteme engmaschig und in Echtzeit verzahnt werden.
Forschungsgegenstand: KI-Verfahren, Soft- und Hardwarearchitektur bzw. Kommunikationsinfrastruktur in der Cloud-Robotik (z.B. Control as a Service), Usability
Partner: KUKA Deutschland AG, AAT Automation GmbH, Roboception GmbH, Schmalz GmbH

Jan. 2021 bis Dez. 2021: SyDaVis-AI, Synthetic Data for Vision Systems with AI, Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau
Inhalt: Ziel des Projektes SyDaVis-AI ist es, KI-basierte Bewertungsverfahren von Bildverarbeitungssystemen mittels synthetischer Bilddatengenerierung (Transfer Learning) bereits lange vor Produktionsstart derart trainieren zu können, dass diese sich erfolgreich in der realen Anwendung einsetzen lassen. Die benötigten Trainingsdaten sollen aus vorhandenen CAD-Modellen und zugehörigen Texturen in der Simulation erzeugt werden, um dem Kunden bereits vor Produktionsstart ein validiertes Prüfsystem zur Verfügung stellen zu können. Besonderes Augenmerk wird im Projekt SyDaVis-AI auf die Modellierung der Kamera bzw. der Optik gelegt, welche bisher lediglich in stark vereinfachter Form (Lochkamera) zum Einsatz kommt.
Forschungsgegenstand: Synthetische Datengenerierung in der Bildverarbeitung
Partner: VisionTools, Lensation

Sep. 2017 bis Dez. 2019- Rob-LPI,CAD-basierte Planung robotergeführter Kamerasysteme für großvolumige Inspektionsaufgaben, KMU-Innovativ, BMBF.
Inhalt: Im Ergebnis soll das erste robotergeführte Industrie 4.0-Inspektionssystem konzipiert und entwickelt werden. Das Ziel ist die Entwicklung eines Planungs- und Ausführungssystems für die roboterbasierte Inspektion von großvolumigen Bauteilen. Der Ansatz basiert auf der Nutzung von CAD-Daten der Anlage und der Bauteile samt ihrer möglichen Varianten. Hieraus sollen automatisiert optimale Sensorposition(en), Roboterposition(en) und ein optimaler Ablaufplan zur Erfüllung der vorgegebenen Inspektionsaufgaben ermittelt werden.
Forschungsgegenstand: Bildsynthese für die realitätsnahe Simulation von kamerabasierten Sensoren und Bahnplanung.
Partner: VisionTools GmbH, GFRT GmbH, KIT/IPR

Forschungsprojekte am KIT

Feb. 2018 bis Jan. 2022: ROBDEKON - Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen
Inhalt: Das Ziel dieses Teilvorhabens des Kompetenzzentrums ist die Entwicklung von autonomen und semi-autonomen Robotersystemen für die Manipulation und Inspektion bei Dekontaminationsaufgaben. Das umfasst die Konzeption und Realisierung dieser Robotersysteme und deren ganzheitlicher Steuerungsarchitektur sowie die Entwicklung von Methoden zur Planung und sensorgestützten Ausführung mobiler und statischer mehrarmiger Manipulationsaufgaben.
Forschungsgegenstand: Bildsynthese für die realitätsnahe Simulation von kamerabasierten Sensoren und Bahnplanung.

Feb. 2016 bis Dez. 2020 – SafeLog (Koordinator: Björn Hein), Safe human-robot interaction in logistic applications for highly flexible warehouses, EU-Horizon2020.
Inhalt: Neue Sicherheitskonzepte und Mensch-Maschine-Interaktion in modernen roboterbasierten Warenverteilzentren. Herausforderung sind die Realisierung sicherer überlappender Arbeitsbereiche von Mensch und Robotern, die Planung von Aufträgen für das heterogene System bestehend aus Menschen und Robotern und die Unterstützung des Menschen durch neue Visualisierungs- und Interaktionskonzepten mittels Erweiterter Realität.
Forschungsgegenstand: Mensch-Maschine-Interaktion, Erweiterte Realität, Bildverarbeitung.
Partner: KIT/IPR, Swisslog, Czech Technical University in Prague, University of Zagreb, Fraunhofer IML, KONCAR

Aug. 2017 bis Jul. 2020 - RoSyLernt, Lernende roboterassistierte Systeme für das neuromuskuläre Training, BMBF.
Inhalt: Entwicklung einer lernenden physikalischen Interaktionsfähigkeit als aktive Fähigkeit eines Robotersystems. Die aufeinander abgestimmten Anwendungsszenarien sind aus dem Bereich der Rehabilitation (Muskelaufbau und Muskelkoordination). Sie sollen ein tiefes Verständnis in die kinematischen und dynamischen Abhängigen der Interaktion des Menschen mit dem Robotersystem eröffnen.
Forschungsgegenstand: Einsatz von Lernverfahren für die physikalische Mensch-RoboterInteraktion.
Partner: Buck Engineering, KUKA, Koordinauten GmbH, RWTH Aachen (IRT), KIT/IPR, KIT/ZAR

Jul. 2017 bis Jun. 2020 – SINA (Koordinator: Björn Hein), Sichere Wahrnehmung zur flexiblen Assistenz in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen, BMBF.
Inhalt: Ziel sind übertragbare interaktive Grundfertigkeiten, die es u. a. ermöglichen, dass Gegenstände zwischen Mensch und Roboter sicher und robust übergeben werden können. Dazu erweitert das Projekt die Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) um neuartige kapazitive Sensorik, welche die Basis für robuste und sichere Grundfertigkeiten mit praxistauglichen Ausführgeschwindigkeiten ist. Das Verhalten des Roboters minimiert dabei die physische und psychische Belastung des Menschen während der Interaktion.
Forschungsgegenstand: Sichere und intuitive Übergabe von Objekten zwischen Mensch und Roboter.
Partner: C&S Computer und Software GmbH, KIT/IFAB, KIT/IPR, MRK-Systeme GmbH, SCHUNK GmbH & Co.KG, Universität Augsburg (ISSE), User Interface Design GmbH
 
Feb. 2017 bis Jun. 2020 - QBIIK, Eine lernende, mobile, autonome Logistikplattform mit taktilem Greifsystem und neuartiger, entkoppelter Mensch-Maschine Schnittstelle, BMWi.
Inhalt: Entwicklung eines lernfähigen autonomen Kommissionierstaplers, der die Technologie autonomer Systeme mit den Fähigkeiten des Menschen nutzbringend verbindet. Das dezentral gesteuerte Fahrzeug orientiert sich selbst im Raum, navigiert autonom zum Ziel und greift selbstständig nach der benötigten Ware und wird gegebenenfalls unterstützt durch einen Menschen.
Forschungsgegenstand: Greifen mittels Proximitysensorik, sichere Mensch-MaschineInteraktion
Partner: KIT/IPR, KIT/IFL, BÄR Automation GmbH, STILL GmbH, Audi Sport GmbH

Sep. 2014 bis April 2018 - Taktile Näherungssensoren (TNS), Methoden für das Explorieren, Manipulieren und die sichere Mensch-Roboter-Interaktion mit kapazitiven taktilen Näherungssensoren, DFG.
Inhalt: Bei der robotergestützten Manipulation ist eine kontinuierliche sensorische Erfassung der zu handhabenden Objekte von Vorteil. Auf Basis taktiler Sensoren können Objekte/Hindernisse erst erkannt werden, wenn tatsächlich eine Berührung stattgefunden hat. Aufgrund der Verdeckungsproblematik in unmittelbarer Nähe eines Objekts ist wiederum der Einsatz von kamerabasierten Systemen oftmals nur schwer möglich. Ortsauflösende Näherungssensoren können diese Perzeptionslücke schließen. Ziel des Projektes ist daher die Auslotung und Evaluierung neuer Einsatzgebiete taktiler Näherungssensoren in der Mensch-Maschine-Interaktion und im industriellen Kontext.
Forschungsgegenstand: Einsatz von taktilen Näherungssensoren in der Mensch-Maschine-Interaktion und beim Einsatz in Regelungsverfahren von Robotersystemen (Proximity Servoing).
Partner: KIT/IPR

Publications

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