Physical AI &

humanoide Robotics

Nächste Generation der Automatisierung 

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Jannik Lind

Forschungskoordinator ARENA2036 e.V.

Flexible Automatisierung durch Physical AI & humanoide Robotics

Das Projekt „Physical AI & humanoide Robotics – 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 Robotics – 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 dieser Basis, die von Wahrnehmung (Perception), Lokalisierung und Navigation (SLAM) bis hin zu semantischem Verständnis, Greiftechnologien und Multi-Roboter-Koordination reicht, entstehen die Grundlagen für robuste, flexible und skalierbare Robotiklösungen in industriellen Anwendungen.

 

Von Logistik bis Mensch-Roboter-Interaktion

Das Projekt adressiert unterschiedliche Einsatzszenarien humanoider Robotik in industriellen Anwendungen. Im Bereich Logistik und Materialtransport werden Konzepte untersucht, bei denen humanoide Systeme künftig Warenträger erkennen, greifen und flexibel innerhalb von Produktions- und Lagerumgebungen transportieren können.

Zusätzlich adressiert das Projekt Anwendungen der Maschinenbestückung und Bauteilmanipulation. Untersucht werden flexible robotergestützte Handhabungsprozesse für industrielle Produktionsumgebungen, insbesondere im Umgang mit variierenden Bauteilpositionen, wechselnden Geometrien und ungeordnet bereitgestellten Komponenten.

Auch die automatisierte Inspektion industrieller Umgebungen mithilfe von Robotiksystemen zur Erfassung und Analyse von Umgebungs- und Qualitätsdaten sind Bestandteil des Projekts. Die Entwicklung ganzheitlicher Sicherheitskonzepte steht hierbei über alle Anwendungsbereiche im Fokus und greift vor allem die Themen Menschenerkennung und Kollisionsvermeidung und Informationssicherheit auf.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Design, der Sensorik und der Mensch-Roboter-Interaktion. Durch den Einsatz fortschrittlicher Sensorfusion aus Kamera-, LiDAR- und Radardaten sowie intuitiver Interfaces wie Sprachsteuerung oder Teleoperation soll eine sichere und anwenderfreundliche Interaktion mit humanoiden Robotern auch ohne spezielles Fachwissen ermöglicht werden.

Die entwickelten Methoden, Konzepte und Demonstratoren werden in realitätsnahen Use -Cases innerhalb der ARENA2036 getestet, um ihre Übertragbarkeit auf unterschiedliche Robotermodelle und industrielle Einsatzszenarien zu bewerten sowie bestehende technologische Herausforderungen zu identifizieren.

Damit leistet das Projekt „Physical AI & humanoide Robotics – Nächste Generation der Automatisierung“ einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung humanoider Robotik als Schlüsseltechnologie für eine flexible, sichere und menschenzentrierte Automatisierung der industriellen Produktion von morgen.

Thematische Schwerpunkte

Logistik & Materialtransport

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Physical AI eröffnet neue Möglichkeiten für die Logistik und den Materialtransport der Zukunft. Humanoide Robotik wird dafür entwickelt, sich flexibel durch Lagerhallen und Produktionsumgebungen zu bewegen, Waren präzise zu transportieren und Mitarbeitende bei logistischen Abläufen zu unterstützen. Mithilfe künstlicher Intelligenz und moderner Sensorik sollen die Systeme ihre Umgebung in Echtzeit erfassen, Hindernisse erkennen und sicher mit Menschen zusammenarbeiten können. Besonders im Bereich Materialtransport bieten humanoide Roboter großes Potenzial zur Entlastung bei körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten sowie zur Gestaltung effizienterer und flexiblerer Prozessabläufe. Langfristig bietet dies Potenzial, Warenflüsse effizienter zu steuern, Prozesse robuster zu gestalten und Unternehmen bei steigenden logistischen Anforderungen zu unterstützen.

Dr. Christian Peschke

Stoba Holding GmbH & Co. KG

christian.peschke@stoba.de

Maschinenbestückung & Manipulation

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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.

Torsten Grüninger

Daimler Truck AG

torsten.grueninger@daimlertruck.com

Inspektion

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Physical AI eröffnet neue Möglichkeiten in der industriellen Inspektion und Qualitätskontrolle. Ziel ist es, Anlagen, Maschinen und Produktionsbereiche automatisiert zu überwachen sowie Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Mithilfe moderner Sensorik, Kameratechnologie und KI-gestützter Datenanalyse können Sichtprüfungen und Inspektionsprozesse in Echtzeit unterstützt, dokumentiert und ausgewertet werden. Die humanoiden Systeme erfassen kontinuierlich den Zustand ihrer Umgebung, identifizieren Abweichungen vom Sollzustand und übermitteln relevante Informationen direkt an das Serviceteam. 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. Gleichzeitig entsteht mehr Freiraum für qualifikationsgeprägte Tätigkeiten und die persönliche Kundenkommunikation.

Clarissa Hack

SPIE Germany Switzerland Austria GmbH

clarissa.hack@spie.com

Sicherheitskonzepte

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Moderne Sicherheitskonzepte schaffen die Grundlage dafür, humanoide Roboter künftig direkt mit Menschen zusammenarbeiten zu lassen, ohne dauerhaft in abgeschlossenen Sicherheitsbereichen eingesetzt zu werden. Intelligente Sensorik, kamerabasierte Umfelderkennung und fortschrittliche Steuerungssysteme sollen dabei Bewegungen und Abläufe kontinuierlich überwachen und bewerten. Humanoide Systeme sollen Personen und Hindernisse in Echtzeit erkennen, ihre Bewegungen automatisch anpassen und sicher auf unerwartete Situationen reagieren können. Für flexible robotische Tätigkeiten in Logistik, Maschinenbestückung und Inspektion ist eine sichere und freie Bewegung im Arbeitsumfeld dabei eine zentrale Voraussetzung. 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 direkt in Produktions- und Arbeitsumgebungen ermöglicht werden.

Dr. Gor Hakobyan

Waveye

gor@waveye.com

Design & Konzeption neuer Roboter

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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.

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.

tbd.

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