Trends in der Robotik 2024

Die Robotik befindet sich in einer Phase innovativer Durchbrüche, die weit über die traditionellen Anwendungen in der Fertigung hinausgehen. Dank der Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens werden Roboter immer autonomer und sind in der Lage, komplexe Aufgaben zu bewältigen. Diese technologischen Entwicklungen versprechen eine Zukunft, in der humanoide Roboter und intelligente Automatisierung unseren Alltag und unsere Arbeit unterstützen werden.

• Open-Source-Software ermöglicht die Wiederverwendung von Kernfunktionen, fördert die Standardisierung und spart Arbeit. Die Kernfunktionen von ROS/ROS2 werden weiter verbessert und die Unterstützung für neue Sensoren, Aktoren und Roboterhardware wird weiter zunehmen.
• KI ermöglicht die Wahrnehmung höherdimensionaler Sensorsignale und Schnittstellen zum Bediener. Generative KI kann Sprache und Bilder verwenden, um die Aufgabe eines Roboters auf natürliche Weise zu spezifizieren.
  
• Taktile Sensoren liefern höher aufgelöste Informationen über den Robotergriff und den Zustand der Aufgabe. Verbesserte Hardware wird feinfühlige Aufgaben und das stabile Greifen einer größeren Vielfalt von Objekten ermöglichen.
  
• Mobile Roboter können neue Anwendungen erschließen, die mit stationären Robotern nicht möglich sind, zum Beispiel für die Logistik in Lagerhallen. Diese Anwendungen werden durch verbesserte Bildverarbeitungsfunktionen unterstützt.
  
• Lernen durch Demonstration ermöglicht die Programmierung einer Aufgabe durch intuitive Vorführung. Die Integration von Kameras und anderen Sensoren wird anspruchsvolle Manipulationsaufgaben ermöglichen, z. B. bei verformbaren Materialien.
  
• Die Simulation wird sich hinsichtlich der visuellen und physikalischen Genauigkeit weiter verbessern, so dass sie besser als Planungs- und Validierungsinstrument eingesetzt werden kann und die Erzeugung synthetischer Daten für KI-Ansätze ermöglicht.
  

Potenziale für den Einsatz von Robotik finden sich in vielen aktuellen gesellschaftlichen Herausforderungen. Die Robotik am Fraunhofer IPK konzentriert sich im Jahr 2024 auf die produzierende Industrie, insbesondere auf die klassische Montage und die Lebensmittelproduktion, aber auch auf die Bauindustrie mit der Vorfertigung und Montage von Gebäudeteilen. Bisherige Grenzen der Automatisierung liegen in den Ungenauigkeiten der Prozesse selbst, etwa wenn Bauteile nicht starr, sondern biegeschlaff sind, wenn die Position einer zu erntenden Frucht vorab nicht bekannt ist oder wenn auf Baustellen verschiedene Materialien eher unstrukturiert gelagert werden.

Technologisch spielen drei Trends eine besondere Rolle bei der Überwindung dieser Hürden: 

1. Maschinelles Lernen auf Basis von Zeitsignalen und Bildern ermöglicht eine datengetriebene Modellierung von Aufgaben, die adaptives Handeln erst möglich macht.
   
2. Kameras, Kraftsensoren und ergänzende Messtechnik liefern unterschiedliche Größen und Perspektiven. Diese multisensorielle Erfassung ermöglicht durch innovative Regelungsalgorithmen adäquate Reaktionen in Echtzeit.
   
3. Dazu müssen alle beteiligten Systeme digital vernetzt werden. Eine gemeinsame Projektierung, Inbetriebnahme und Kommunikation aller Assets gelingt über die Paradigmen und Standards der Industrie 4.0.
   

Erst wenn vernetzte Roboter mit komplementären technischen Systemen reibungslos interagieren, auch unstrukturierte Aufgaben durch geeignete Sensorik erfasst werden und passende Regelungsstrategien auf unvorhergesehene Situationen reagieren können, lassen sich die aufgezeigten Herausforderungen mit den Mitteln der Robotik bewältigen.

Mit Gefühl und Präzision automatisch montieren: Industrieroboter haben sich von frei programmierbaren Bewegungsmaschinen zu intelligenten Assistenzsystemen und Helfern des Menschen entwickelt. Wir haben diese Entwicklungen maßgeblich mit geprägt. Profitieren Sie von unserer langjährigen Expertise.

Werk 4.0: Mit digitaler Vernetzung alle Assets einbeziehen: vom konventionellen Produktionswerk zum resilienten Kompetenz-Werk durch Industrie 4.0

Automatisierte Ernte auch in unstrukturierter Umgebung: Profitieren Sie von effizienter und zuverlässiger Erntetechnik. Investieren Sie in KI und robotergestützte Erntelösungen.

Roboter als Helfer im Handwerk und auf dem Bau: Tend-O-Bot: Maschinenbeschickung mit mobilen Robotern

Project Converging – Social industrial collaborative environments integrating AI, Big Data, and Robotics for smart manufacturing: Flexibel steuern mit multisensorieller Regelung