Um im dynamischen Produktionsumfeld von morgen zu bestehen, müssen Unternehmen die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine neu definieren. Am NCT entwickeln wir selbstlernende Industrieroboter, die durch Reinforcement Learning komplexe Aufgaben autonom meistern und sich flexibel an neue Anforderungen anpassen. Durch die Integration nutzerzentrierter Arbeitsplätze schaffen wir Umgebungen, die nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch die Attraktivität für Fachkräfte durch moderne Interaktionskonzepte erhöhen.

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GripKI

Sept. 2021 – Jan. 2024

Intelligente Logistik durch autonomes Bin Picking

Intelligente Logistik durch autonomes Bin Picking

Fallstudie

Die Herausforderung

In der modernen Produktion müssen unterschiedlichste Bauteile – oft unsortiert als Schüttgut in Kisten – schnell und präzise gegriffen werden. Herkömmliche Robotersysteme scheitern hier oft an der Vielfalt der Geometrien oder benötigen extrem aufwendige, manuelle Programmierzeiten für jedes neue Teil.

Unser Ansatz

Wir kombinieren hochpräzise Physiksimulationen mit modernsten KI-Lernmethoden (Reinforcement Learning). Der Roboter trainiert das Greifen zunächst tausendfach in einer virtuellen Umgebung (Offline-Simulation). Durch diesen "digitalen Spielplatz" lernt die KI eigenständig, wie sie auch komplexe Objekte sicher greift, ohne dass reale Hardware blockiert oder beschädigt wird.

Das Ergebnis

Der Schlüssel ist ein serientaugliches System zur Handhabung von Schüttgut in kleiner bis mittlerer Größe.

  • Maximale Flexibilität: Das System erkennt und greift neue Bauteile autonom, ohne dass ein Ingenieur eine einzige Zeile Code neu schreiben muss.
  • Null Ausfallzeit beim Anlernen: Durch den Sim-to-Real-Ansatz findet das Training komplett am PC statt. Die reale Anlage bleibt währenddessen produktiv.
  • Höhere Prozessstabilität: Die KI optimiert ihre Greifstrategie kontinuierlich selbst, was die Fehlerquote beim Griff in die Kiste drastisch minimiert.

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Flexibles Greifen von Schüttgut durch Offline-Simulation und KI-Lernmethoden

GripKI entwickelt ein System zur Handhabung kleiner Bauteile als Schüttgut durch KI und digitale Zwillinge.

Die Forschungsgruppe Automatisierungstechnik am Nuremberg Campus of Technology widmet sich der Erforschung und Anwendung modernster Methoden im Engineering und Betrieb automatisierter Systeme. Unser interdisziplinäres Team besteht aus Mitarbeitern verschiedener technischer Disziplinen, darunter Maschinenbau, Mechatronik, Chemie- und Verfahrenstechnik, Informatik und Energietechnik.

Neben der Forschung engagieren wir uns aktiv im Wissens- und Technologietransfer, um sowohl kleine und mittelständische Unternehmen als auch große Unternehmen zu unterstützen. Unsere Forschungsergebnisse und Erfahrungen werden direkt in praxisnahe Anwendungen integriert. Dabei pflegen wir enge Partnerschaften mit Industrieunternehmen, um langfristige Synergien zu schaffen. Unsere Partner unterstützen wir in Form von studentischen Arbeiten, Auftragsforschung sowie öffentlich geförderten Projekten aus Förderprogrammen der Europäischen Union, des Bundes und des Freistaats Bayern.

In der Arbeitsgruppe Produktionstechnik verfolgen wir die Vision von selbstlernenden Industrierobotern, die autonom ihre Aufgaben erkennen und ausführen. Wir erforschen neue Formen der Mensch-Roboter-Interaktion und der nutzerzentrierten Arbeitsplatzgestaltung.

In der Arbeitsgruppe Prozess- und Versorgungstechnik konzentrieren wir uns auf Prozesssimulation und nutzen diese zur Entwicklung von Softsensoren und zur Optimierung der Prozessführung sowie zum Steuern und Regeln. Anlagen aus der Prozessindustrie und zur Energiespeicherung sind Anwendungsfälle für unsere Methoden.

Unsere Methoden

Unsere Forschung konzentriert sich auf Modellbildung und Simulation mit digitalen Zwillingen und KI-Methoden. Mit Daten aus digitalen Zwillingen trainieren wir unsere Systeme zur automatisierten Generierung von Steuerprogrammen und zur Prozessoptimierung. Unsere Simulationstechniken ermöglichen präzise Vorhersagen, virtuelle Inbetriebnahme von Anlagen und adaptive Regelungsstrategien für optimale Leistung und Sicherheit.

Erfahren hier Sie mehr über unsere Methoden

 

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