Physical AI &

Humanoide Robotik

Nächste Generation der Automatisierung 

Ansprechpartner

Daniel Schmitt-Hoffner

Forschungskoordinator, ARENA2036 e.V.

Flexible Automatisierung durch Physical AI & Humanoide Robotik

Das Projekt „Physical AI & Humanoide Robotik – Nächste Generation der Automatisierung“ untersucht, wie humanoide Roboter flexibel und effektiv bei Produktions- und Logistikprozessen integriert werden können. Ziel ist die Entwicklung intelligenter, sicherer und anpassungsfähiger Automatisierungslösungen, die Mensch, Maschine und Umgebung nahtlos miteinander vernetzen. Dafür werden reale Anwendungsprozesse analysiert und in Demonstratoren innerhalb der ARENA2036 technisch umgesetzt und erprobt.

Die nächste Generation der Automatisierung

Im Projekt „Physical AI & Humanoide Robotik – Nächste Generation der Automatisierung“ bündeln Partner aus Industrie und Wissenschaft ihre Kompetenzen, um neue Technologien und Konzepte für den industriellen Einsatz humanoider Robotik zu entwickeln. Im Mittelpunkt stehen flexible und adaptive Robotiklösungen, die Produktions- und Logistikprozesse effizient unterstützen und sich sicher in bestehende Arbeitsumgebungen integrieren lassen.

Im Fokus stehen Anwendungen in den Bereichen Logistik, Maschinenbestückung und Inspektion. Die Systeme sollen perspektivisch sowohl autonome Aufgaben übernehmen als auch sicher mit Menschen in gemeinsamen Arbeitsumgebungen interagieren können. Die Arbeiten sind in thematische Workstreams gegliedert, in denen Industrie- und Forschungspartner in definierten Arbeitsschwerpunkten zusammenarbeiten. So werden zentrale Technologien und Anwendungsfälle strukturiert und miteinander verknüpft. Übergreifende Querschnittsthemen sorgen dabei für die Vernetzung gemeinsamer Interessen und ermöglichen einen kontinuierlichen Wissens- und Technologietransfer zwischen den Workstreams.

Auf Basis von Wahrnehmung (Perception), Lokalisierung und Navigation (SLAM) sowie semantischem Verständnis, Greiftechnologien und Multi-Roboter-Koordination entstehen die Grundlagen für robuste, flexible und skalierbare Robotiklösungen in industriellen Anwendungen.

 

Agile ONE @ ARENA2036

Von Logistik bis Mensch-Roboter-Interaktion

Humanoide Roboter gelten als eine der spannendsten Technologien für die Industrie von morgen. Doch wie können sie Produktionsprozesse tatsächlich unterstützen? Genau dieser Frage widmet sich das Projekt „Physical AI & Humanoide Robotik – Nächste Generation der Automatisierung“.

Im Mittelpunkt stehen reale industrielle Einsatzszenarien: von der Logistik über die Produktion bis hin zur Inspektion komplexer Anlagen. Humanoide Robotersysteme sollen künftig Warenträger eigenständig erkennen, sicher greifen und flexibel durch Produktions- und Lagerumgebungen transportieren. Gleichzeitig werden intelligente Konzepte entwickelt, die eine präzise Maschinenbestückung und den Umgang mit unterschiedlichsten Bauteilen ermöglichen – selbst dann, wenn Komponenten ungeordnet bereitgestellt werden oder ihre Positionen variieren. Darüber hinaus erforscht das Projekt, wie Roboter industrielle Umgebungen autonom inspizieren, Qualitätsmerkmale erfassen und relevante Umgebungsdaten analysieren können. Ein zentraler Baustein dabei ist die Sicherheit: Von der zuverlässigen Menschenerkennung über die Kollisionsvermeidung bis hin zur Informationssicherheit werden ganzheitliche Schutzkonzepte entwickelt, die den Einsatz humanoider Robotik in der Praxis ermöglichen.

Besonderes Augenmerk liegt zudem auf der Interaktion zwischen Mensch und Roboter. Durch die Kombination modernster Sensorik – darunter Kameras, LiDAR- und Radarsysteme – entstehen intelligente Wahrnehmungssysteme, die ihre Umgebung präzise erfassen. Ergänzt durch intuitive Bedienkonzepte wie Sprachsteuerung oder Teleoperation können humanoide Roboter auch von Anwenderinnen und Anwendern ohne spezielles Robotik-Know-how sicher genutzt werden.

Alle entwickelten Technologien, Methoden und Demonstratoren werden unter realitätsnahen Bedingungen in der ARENA2036 erprobt. So wird untersucht, wie sich die Lösungen auf unterschiedliche Robotermodelle und industrielle Anwendungen übertragen lassen und welche technologischen Herausforderungen für den breiten Einsatz noch zu lösen sind. Mit diesem Ansatz leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung humanoider Robotik als Schlüsseltechnologie für eine flexible, sichere und menschenzentrierte Industrie und gestaltet damit die Automatisierung der nächsten Generation aktiv mit.

Thematische Schwerpunkte

Logistik & Materialtransport

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Konzeption neuer Roboter
Logistikprozesse verändern sich grundlegend, wenn Abläufe nicht länger an feste Wege oder starre Strukturen gebunden sind. In Lager- und Produktionsumgebungen übernehmen künftig autonome, humanoide Systeme den Transport von Materialien und bewegen sich selbstständig durch dynamische Arbeitsumgebungen. Eine zentrale Rolle spielt dabei Physical AI: Sie ermöglicht es den Systemen, sich flexibel in komplexen Umgebungen zu orientieren, Waren präzise zu transportieren und Mitarbeitende in logistischen Abläufen zu unterstützen. Mithilfe von KI und moderner Sensorik erfassen sie ihre Umgebung in Echtzeit, erkennen Hindernisse frühzeitig und arbeiten sicher im direkten Zusammenspiel mit Menschen. Im Materialtransport entsteht dadurch erhebliches Potenzial zur Entlastung bei körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten. Gleichzeitig werden Prozesse flexibler, da sich Systeme in Echtzeit an veränderte Anforderungen anpassen können. Langfristig lassen sich Materialflüsse effizienter steuern, logistische Abläufe stabiler gestalten und Unternehmen besser auf steigende Anforderungen in der Intralogistik vorbereiten.

Ansprechpartner:
Dr. Christian Peschke

Stoba Holding GmbH & Co. KG

christian.peschke@stoba.de

Maschinenbestückung & Manipulation

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Konzeption neuer Roboter
In der modernen Industrie bietet humanoide Robotik großes Potenzial für die Maschinenbestückung und Bauteilmanipulation. Die Systeme sollen künftig Werkstücke präzise greifen, Materialien zuverlässig zuführen und Maschinen auch bei wechselnden Anforderungen flexibel bedienen können. Durch ihre menschenähnliche Beweglichkeit können sich die Systeme einfach in bestehende Produktionsumgebungen integrieren. Intelligente Sensorik und KI-gestützte Steuerungen ermöglichen dabei eine sichere Zusammenarbeit mit Mitarbeitenden direkt an der Fertigungslinie. Im Fokus stehen insbesondere flexible Handhabungsprozesse, bei denen unterschiedlich positionierte oder ungeordnet bereitgestellte Bauteile verarbeitet werden müssen. Dadurch könnten Produktionsabläufe robuster gestaltet und manuelle Eingriffe reduziert werden und Mitarbeitende bei ergonomisch belastenden Tätigkeiten entlastet werden. Langfristig bietet dies Potenzial, Prozesse effizienter zu gestalten und Unternehmen bei steigenden Anforderungen moderner Fertigungsumgebungen zu unterstützen.

Ansprechpartner:
Torsten Grüninger

Daimler Truck AG

torsten.grueninger@daimlertruck.com

Inspektion

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Inspektion und Qualitätskontrolle in der Industrie entwickeln sich zunehmend von punktuellen Prüfungen hin zu kontinuierlich überwachten Prozessen. Ziel ist es, Anlagen, Produktionsbereiche sowie die Gebäude- und Versorgungsinfrastruktur dauerhaft im Blick zu behalten und Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Moderne Sensorik, Kameratechnologie und KI-gestützte Auswertung ermöglichen dabei eine Analyse in Echtzeit. Auffälligkeiten werden nicht nur erfasst, sondern direkt bewertet und in konkrete Informationen für den Betrieb übersetzt. Humanoide Systeme übernehmen dabei eine aktive Rolle im laufenden Betrieb: Sie bewegen sich durch Produktionsbereiche und Technikzentralen und prüfen kontinuierlich Anlagen, Infrastruktur sowie technische Versorgungssysteme. So entsteht eine durchgängige Überwachung von produktionsnahen und gebäudebezogenen Systemen. Dabei werden Abweichungen vom Sollzustand unmittelbar erkannt und relevante Informationen direkt an das Serviceteam übermittelt. Durch ihre flexible Beweglichkeit bieten sie zudem Potenzial für den Einsatz in schwer zugänglichen oder potenziell gefährlichen Bereichen. Dadurch können Servicetechniker gezielt entlastet, zeitintensive und körperlich belastende Standardaufgaben reduziert sowie Inspektions- und Wartungsprozesse effizienter gestaltet werden.

Ansprechpartnerin:
Clarissa Hack

SPIE Germany Switzerland Austria

clarissa.hack@spie.com

Sicherheitskonzepte

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Moderne Sicherheitskonzepte schaffen die Grundlage dafür, humanoide Roboter direkt im Zusammenspiel mit Menschen einzusetzen, ohne feste räumliche Trennung durch Sicherheitsbereiche. Intelligente Sensorik, kamerabasierte Umfelderkennung und fortschrittliche Steuerungssysteme überwachen dabei kontinuierlich Bewegungen und Abläufe und bilden die Grundlage für koordiniertes Arbeiten im gemeinsamen Raum. Die Systeme erkennen Personen und Hindernisse in Echtzeit, passen ihre Bewegungen dynamisch an und reagieren auf unvorhersehbare Situationen. Für flexible robotische Tätigkeiten in Logistik, Maschinenbestückung und Inspektion ist eine sichere und freie Bewegung im Arbeitsumfeld dabei eine zentrale Voraussetzung für den produktiven Einsatz im direkten Umfeld von Menschen und Maschinen. Hierfür werden Risiken verschiedener Anwendungen systematisch bewertet und technische Sicherheitskonzepte für eine sichere Umsetzung untersucht. Dadurch soll langfristig eine sichere und effiziente Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter in realen Produktions- und Arbeitsumgebungen ermöglicht werden.

Ansprechpartner:
Dr. Gor Hakobyan

Waveye

gor@waveye.com

Design & Konzeption neuer Roboter

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Konzeption neuer Roboter
Die Entwicklung zukünftiger humanoider Robotersysteme erfordert neue Ansätze in Design, Konstruktion und Systemarchitektur. Für flexible robotische Tätigkeiten in Logistik, Maschinenbestückung und Inspektion müssen die eingesetzten Systeme unterschiedlichste Anforderungen und Applikationen zuverlässig abdecken können. Dabei spielen insbesondere Aspekte wie Traglast, Beweglichkeit, Downtime und robuste Ladetechnik eine zentrale Rolle. Die Systeme sollen Werkstücke, Werkzeuge und Materialien sicher handhaben sowie auch bei variierenden Prozessen flexibel eingesetzt werden können. Neben mechanischen Komponenten werden Sensorik, Aktorik und Steuerungssysteme ganzheitlich entwickelt und aufeinander abgestimmt. Besondere Bedeutung haben modulare und skalierbare Konzepte, die unterschiedliche Einsatzszenarien ermöglichen und die Integration neuer Technologien erleichtern. Die entwickelten Systeme werden im Innovationsumfeld der ARENA2036 getestet, verglichen und weiterentwickelt.

Ansprechpartner:
Dr. Manuel Zürn

Agile Robots SE

manuel.zuern@agile-robots.com

UX, Interfaces, Menschinteraktion

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Die Interaktion zwischen Mensch und humanoider Robotik ist ein zentraler Baustein für zukünftige industrielle Anwendungen. Dafür werden intuitive Bedien- und Interaktionskonzepte entwickelt, die eine einfache, sichere und effiziente Zusammenarbeit ermöglichen sollen. Neben klassischen Steuerungsmethoden gewinnen Sprachsteuerung, Gestenerkennung und Teleoperation zunehmend an Bedeutung und schaffen neue Möglichkeiten für eine flexible Steuerung humanoider Systeme. Gleichzeitig rücken die zentrale Koordination und Überwachung unterschiedlicher Robotersysteme über einheitliche Interfaces stärker in den Fokus. Dadurch sollen komplexe Robotiksysteme einfacher bedienbar werden und sich effizient in bestehende Prozesse integrieren lassen. Durch die Verbindung moderner Sensorik, intelligenter Software und nutzerorientierter Gestaltung entstehen neue Ansätze für eine praxisnahe, skalierbare und herstellerübergreifende Mensch-Roboter-Interaktion.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Ansgar Gerlicher

Hochschule der Medien

gerlicher@hdm-stuttgart.de
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