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KI5GRob

Cloud-Computing und 5G als Befähiger für neue Sensortechnologien in der roboterbasierten Produktion und Logistik

Ausgangslage

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.

Projektziele

Um die Fusion von Cloudtechnologien und KI mit der Robotik der Produktions- und Logistikwelt voran zu bringen, sollen in KI5GRob insbesondere drei Fragestellungen erforscht und Lösungen entwickelt werden:

  • Was sind geeignete KI-Verfahren für die multimodale Sensorsignalverarbeitung und -interpretation für den flexiblen Einsatz von Robotern in Handhabungsaufgaben in Produktion und Logistik?
  • Welche Soft- und Hardwarearchitektur bzw. Kommunikationsinfrastruktur ist geeignet, um solche modernen rechenintensiven Plan- und KI-Verfahren in Kombination mit Robotern einfach und in Echtzeit im Sinne neuartiger CaaS-Konzepte (Control as a Service) bereitstellen und einsetzen zu können?
  • Welche Auswirkungen ergeben sich für Entwickler, Integratoren und Betreiber aus dem Einsatz der Architektur und der KI-Verfahren und wie kann die Handhabbarkeit realisiert werden?

Die flexible roboterbasierte Handhabung, d. h. Griff und insbesondere gezielte Ablage, von vielen, stark variierenden Objekten stellt in der Logistik aufgrund der Komplexität immer noch ein ungelöstes Problem dar. Daher soll diese in KI5GRob als Demonstrator und zur Evaluation dienen.

KI5GRob adressiert hiermit in neuer Art und Weise, wie durch enge Verknüpfung von Cloud-Technologien und Robotik in einer engen Regelschleife maschinelle Lernverfahren in der Robotik effizient eingesetzt werden können und wie durch das verfolgte Konzept die Programmierung und Wartung von Robotersystemen grundlegend vereinfacht werden kann. Die Lösung obiger Fragestellungen birgt großes Potential für die künftige Realisierung autonomer intelligenter Robotersysteme zur Anwendung in Produktion und Logistik.

Methoden

Das Projekt hat aufgrund der im Vergleich zum Stand der Technik neuartigen Kombination wissenschaftlicher Methoden aus den Bereichen Cloud Computing und KI-Verfahren mit Echtzeitanbindung mittels 5G an Robotersysteme eine große Innovationshöhe.

Betrachtet wird der Einsatz von taktilen Näherungssensoren in Kombination mit 3D Bildverarbeitung für die Erforschung und Entwicklung neuer KI-basierter Greif- und Ablegestrategien. Als physischer Demonstrator soll hierzu ein mobiler Roboter des Robogistics-Labs ausgerüstet mit Manipulator, Kamera und Greifer verwendet werden.

Zudem werden die für KI-Verfahren notwendige Bereitstellung von Rechenleistung und Datenspeicher wie auch die Cloud-Infrastruktur in der Cloud für den Einsatz von KI-Verfahren und der echtzeitfähigen Bereitstellung über 5G in der mobilen Robotik erforscht.  Zur Demonstration der entworfenen Architekturkonzepte werden zunächst das Labor (stationärer Roboter, Kommissioniersystem) und das bereits zuvor verwendet mobile Robotersystem mit 5G Kommunikationskomponenten ausgerüstet und an den eingeplanten GPU-Rechner und den Cloud-Rechner des Robogistics-Lab angeschlossen.

 

Stand

Laufendes Projekt 11/2020-04/2025

Projektkonsortium

Verbundkoordinator

Hochschule Karlsruhe

Institut für Angewandte Forschung
Projektmanager

Prof. Dr.-Ing. Björn Hein

Tel.: +49 (0)721-925-1942
bjoern.heinspam prevention@h-ka.de

Projektmanager
Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll

Tel.: +49 (0)151 42237283
christian.wurllspam prevention@h-ka.de

Das Projekt wird gefördert von

Das Projekt KI5GRob wird im Rahmen der Förderlinien "FH-Kooperativ" gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Kontakt

Insitut für Angewandte Forschung
Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Björn Hein

Tel.: +49 (0)721-925-1942
bjoern.heinspam prevention@h-ka.de

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll

Tel.: +49 (0)151 42237283
christian.wurllspam prevention@h-ka.de

 

Forschungsgruppe Robotik und Intelligente Systeme (iRAS) am IAF: Studierende um Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll an einem KUKA Industrieroboter

Forschungsgruppe Robotik und Autonome Systeme iRAS am IAF

Das Projekt KI5GRob ist in der Forschungsgruppe "Robotik und Autonome Systeme- iRAS" am IAF angesiedelt.