Worum geht es?

Am TTZ Nürnberger Land steht ein UR12e-Roboterarm von Universal Robots zur Verfügung, der sich hervorragend für die Erforschung und Demonstration von Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) eignet. Ziel dieser Projektarbeit ist es, mit diesem bestehenden Roboterarm eine spielbasierte Interaktion zu realisieren, bei der Mensch und Roboter gegeneinander Tic-Tac-Toe spielen.

Der Roboter soll dabei den Spielzustand über eine Kamera erfassen, den nächsten Zug berechnen und seine Spielsteine eigenständig und sicher auf dem Spielfeld platzieren. Im Vordergrund steht eine robuste und für Laien intuitive Interaktion: Besucherinnen und Besucher sollen ohne Vorkenntnisse gegen den Arm antreten können. Die fertige Demo wird anschließend genutzt, um das Thema Robotik bei Familienfesten, Tagen der offenen Tür oder bei Besuchergruppen anschaulich und greifbar zu präsentieren.

Auf der Softwareseite sind die Bildverarbeitung zur Erkennung des Spielfeldes und der Spielsteine, eine einfache Spiellogik (z. B. Minimax) sowie die Ansteuerung des UR12e über die vorhandenen Schnittstellen (z. B. ROS oder URScript) zu implementieren. Besonderes Augenmerk gilt der funktionalen Sicherheit im kollaborativen Betrieb, damit ein gefahrloses Spielen direkt neben dem Menschen möglich ist.

Läuft die Demo überzeugend, kann das System konzeptionell auf anspruchsvollere Spiele wie Schach erweitert werden — mit komplexerer Wahrnehmung, Greifaufgaben und Spiellogik. Die Arbeit eignet sich damit auch als Grundlage für aufbauende Folgeprojekte.

Aufgaben und Arbeitspakete

Wahrnehmung

• Kamerabasierte Erkennung des Spielfeldes und der gesetzten Spielsteine
• Kalibrierung zwischen Kamera- und Roboterkoordinatensystem (Hand-Auge-Kalibrierung)

Spiellogik

• Implementierung der Tic-Tac-Toe-Logik (z. B. Minimax) zur Zugberechnung
• Erkennung von Spielende, Sieg, Niederlage und Unentschieden

Roboteransteuerung

• Ansteuerung des UR12e über vorhandene Schnittstellen (ROS oder URScript)
• Greifen und sicheres Platzieren der Spielsteine
• Funktionale Sicherheit im kollaborativen Betrieb (Kraft-/Geschwindigkeitsbegrenzung)

Interaktion & Demo

• Intuitive, für Laien verständliche Spielführung und Nutzerführung
• Robustheitstests und Aufbereitung als vorführbare Demo
• Optionaler Ausblick: konzeptionelle Erweiterung auf Schach

Voraussetzungen

• Programmierkenntnisse in Python und/oder C++
• Idealerweise erste Berührungspunkte zur Robotik
• Interesse an Bildverarbeitung, Spiellogik und Mensch-Roboter-Interaktion
• Freude an praktischer Arbeit mit realer Roboterhardware

Interessiert?

Sie haben Interesse, dieses Thema im Rahmen einer Projekt- oder Bachelorarbeit zu bearbeiten? Dann melden Sie sich mit einer kurzen Mail bei der unten gelisteten Projektbetreuung – gerne mit Studiengang, Semester und einem kurzen Satz zur Motivation. Auch Rückfragen zum Thema sind jederzeit willkommen.

Weiterführende Informationen zu diesem und anderen Themen im Bereich Robotik finden Sie auf der Seite der Forschungsgruppe Mobile Robotik.

Worum geht es?

Moderne Produktionsumgebungen setzen zunehmend auf heterogene Roboterflotten – mobile Transportplattformen (AMR), kollaborative Roboterarme und stationäre Bearbeitungsstationen –, die gemeinsam Fertigungs- und Logistikaufgaben bewältigen. Die Koordination dieser Systeme erfolgt heute überwiegend zentral über Leitrechner oder Manufacturing Execution Systems. Bei Störungen, Maschinenausfällen oder kurzfristigen Auftragswechseln ist eine zentrale Koordination jedoch anfällig: Fällt der zentrale Knoten aus, steht die gesamte Prozesskette still.

Das M-APR-Projekt untersucht, ob und unter welchen Bedingungen dezentrale, emergente Koordinationsstrategien – bei denen Agenten autonom auf Basis lokaler Information Rollen übernehmen und Aufgaben verteilen – einer zentralen Steuerung in Produktionsszenarien überlegen sind. Im Fokus steht der systematische Vergleich zentraler und dezentraler Ansätze unter kontrolliert variierten Störbedingungen (Kommunikationsausfälle, Maschinenausfälle, dynamische Auftragslage).

Das M-APR-Projekt (3 Semester, Start WiSe 2026/2027) vergleicht zentrale und dezentrale Koordinationsstrategien für heterogene Roboterflotten in simulierten und realen Produktionsszenarien. Der wissenschaftliche Beitrag liegt in der empirischen Charakterisierung des Übergangs zwischen beiden Koordinationsformen unter variierten Adversitätsbedingungen.

Aufgaben/Arbeitspakete

Semester 1 – Grundlagen und Simulation

• Literaturrecherche zu dezentraler Koordination und Multi-Agent Reinforcement Learning
• Aufbau der ROS-2-basierten Simulationsumgebung (mind. zwei Agententypen: mobil und stationär)
• Implementierung einer zentralen Baseline und eines einfachen dezentralen Verfahrens

Semester 2 – Vergleichsstudie und lernbasierte Koordination

• Implementierung lernbasierter dezentraler Koordination (MARL)
• Systematischer Vergleich unter variierten Störbedingungen (Kommunikationsausfall, Maschinenausfall, dynamische Auftragswechsel)
• Statistische Auswertung und Identifikation von Übergangspunkten

Semester 3 – Validierung und Publikation

• Transfer ausgewählter Szenarien auf reale Hardware am TTZ
• Auswertung der Sim-to-Real-Übertragbarkeit
• Anfertigung der Masterarbeit und Vorbereitung einer Konferenzpublikation (MAPR-Konferenz)

Voraussetzungen

• Bachelorabschluss in Elektro- und Informationstechnik, Informatik, Mechatronik, Robotik o. ä.
• Programmierung in C++ und/oder Python
• Grundkenntnisse in Machine Learning / Reinforcement Learning
• Erfahrung mit ROS 2 und Simulation (Gazebo o. ä.) von Vorteil
• Interesse an Multi-Agenten-Systemen und Produktionsrobotik

Interessiert?

Sie haben Interesse, dieses Thema im Rahmen ihres Masterstudiengangs M-APR zu bearbeiten? Dann melden Sie sich mit einer kurzen Mail bei der unten gelisteten Projektbetreuung. Nach Abstimmung kann das Thema auch als Projekt- oder Masterarbeit bearbeitet werden.

Weiterführende Informationen zu diesem und anderen Themen im Bereich Robotik finden Sie auf der Seite der Forschungsgruppe Mobile Robotik.

Worum geht es?

Am TTZ Nürnberger Land wird ein Reachy Mini von Pollen Robotics angeschafft — ein kompakter, quelloffener Desktop-Roboter, der speziell für die Erforschung von Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) konzipiert ist. Mit sechs Freiheitsgraden im Kopf, einer Weitwinkelkamera, vier Mikrofonen, einem integrierten Lautsprecher und animierten Antennen bietet der Reachy Mini eine ausdrucksstarke Plattform für intuitive und ausdrucksstarke Interaktionskonzepte.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Roboter am TTZ in Betrieb zu nehmen und eine oder mehrere HMI-Anwendungen zu entwickeln, die das Potenzial des Systems im Kontext angewandter Forschung und technologischer Demonstration erlebbar machen. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung natürlicher und ansprechender Interaktionsformen — etwa über Sprache, Blick, Gestik oder einfache emotionale Ausdrücke des Roboters.

Im Rahmen der Arbeit werden zunächst die verfügbaren Software-Schnittstellen analysiert und der Roboter vollständig eingerichtet. Anschließend wird ein konkretes Anwendungsszenario ausgewählt, prototypisch umgesetzt und systematisch evaluiert. Mögliche Szenarien umfassen beispielsweise ein Informations- und Begrüßungssystem für Besucherinnen und Besucher des TTZ, ein interaktives Demonstrationssystem für Technologiepräsentationen oder ein Forschungssetup zur Untersuchung von Interaktionsverhalten.

Die offene Softwarearchitektur des Reachy Mini — basierend auf Python, einem webbasierten Dashboard sowie Integration mit Hugging Face Spaces und modernen KI-Modellen — ermöglicht eine breite Palette an Umsetzungsmöglichkeiten und eignet sich hervorragend für experimentelle und kreative Ansätze in der MRI-Forschung. Der Reachy Mini ist eine der zugänglichsten Open-Source-Plattformen für die Erforschung von Mensch-Roboter-Interaktion. Seine kompakte Bauform, die ausdrucksstarke Kopfbewegung und die multimodale Ausstattung (Kamera, Mikrofone, Lautsprecher, Antennen) machen ihn ideal für Studien und Demonstrationen, bei denen intuitive Kommunikation zwischen Mensch und Maschine im Vordergrund steht.

Am TTZ Nürnberger Land soll er als lebendige Forschungs- und Demonstrationsplattform eingesetzt werden — für Technologiepräsentationen, Besucherinteraktion und experimentelle MRI-Forschung.

Aufgaben/Arbeitspakete

Inbetriebnahme

• Aufbau und Einrichtung der Hardware (Reachy Mini Wireless)
• Installation und Konfiguration der Software-Umgebung (Python, Web-Dashboard)
• Erkundung der verfügbaren APIs, Hugging Face Spaces und Entwicklungsschnittstellen

Anwendungsentwicklung

• Auswahl und Ausarbeitung eines konkreten HMI-Anwendungsszenarios
• Implementierung der Interaktionslogik (Sprache, Gestik, Mimik, Kamera-Feedback)
• Integration von KI-Komponenten (z. B. Spracherkennung, Gesichtserkennung)

Evaluation & Dokumentation

• Nutzerstudie oder strukturierte Evaluation der entwickelten Anwendung
• Dokumentation des Systems als Grundlage für Folgeprojekte am TTZ

Voraussetzungen

• Grundkenntnisse in Python
• Interesse an Mensch-Roboter-Interaktion, KI oder Servicerobotik
• Kreativität bei der Konzeption von Interaktionsszenarien
• Idealerweise erste Erfahrungen mit eingebetteten Systemen, Raspberry Pi oder ROS

Interessiert?

Sie haben Interesse, dieses Thema im Rahmen einer Projekt-, Bachelor- oder Masterarbeit zu bearbeiten? Dann melden Sie sich mit einer kurzen Mail bei der unten gelisteten Projektbetreuung – gerne mit Studiengang, Semester und einem kurzen Satz zur Motivation. Auch Rückfragen zum Thema sind jederzeit willkommen.

Weiterführende Informationen zu diesem und anderen Themen im Bereich Robotik finden Sie auf der Seite der Arbeitsgruppe Mobile Robotik.

Worum geht es?

Im Rahmen der Fallstudie sollen primär kleinere und mittlere Unternehmen im Nürnberger Land hinsichtlich der Anwendung neuer Technologien wie Künstlicher Intelligenz, der Verwendung von mobilen und stationären Robotersystemen sowie der Möglichkeit der Automatisierung von Tätigkeiten und Prozessen befragt werden.

Dazu gehört die Ermittlung der bereits genutzten Technologien, der Bereitschaft, neue Technologien in den Bereichen Produktion, Qualitätsmanagement und technische Kommunikation einzusetzen, sowie der dabei auftretenden Herausforderungen und Hürden. Es sollen Umfragen methodisch vorbereitet, Unternehmen gefunden und Entscheidungsträger mit Nähe zu den Engpässen in Interviews befragt und ausgewertet werden.

Das Ergebnis ist eine zusammenfassende Darstellung der gewonnenen Erkenntnisse und eine kurze Einordnung hinsichtlich möglicherweise relevanter Technologien für diesen Bereich. Als Basis dient das gewachsene Netzwerk des TTZ zu Unternehmen in der Region.

Aufgaben/Arbeitspakete

• Methodische Vorbereitung und Durchführung von Unternehmensumfragen
• Identifikation geeigneter Unternehmen im Nürnberger Land
• Durchführung von Interviews mit Entscheidungsträgern
• Auswertung und zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse
• Einordnung relevanter Technologien (KI, Robotik, Automatisierung) für den Bereich

Voraussetzungen

• Interesse für Fallstudien
• Breit gefächerter technischer Hintergrund
• Kontaktfreude
• Organisationsfähigkeit
• Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten

Interessiert?

Sie haben Interesse, dieses Thema im Rahmen einer Projektarbeit zu bearbeiten? Für die Bewerbung werden Lebenslauf und ein Auszug der Noten benötigt – senden Sie diese bitte per Mail an die unten genannte Betreuung. Rückfragen zum Thema sind jederzeit willkommen.

Weiterführende Informationen zu diesem und anderen Themen im Bereich Robotik finden Sie auf der Seite der Arbeitsgruppe Mobile Robotik.

Worum geht es?

Flexible Materialien wie Folien, Textilien, Kunststoffe, Kabel oder biegeschlaffe Bauteile gewinnen in zahlreichen Industriezweigen zunehmend an Bedeutung – in der Automobil- und Elektronikfertigung, der Verpackungsindustrie sowie in medizinisch-technischen Anwendungen. Mit steigender Automatisierung rückt die zuverlässige und präzise Handhabung dieser Materialien in den Fokus, da herkömmliche Robotersysteme primär für starre Werkstücke ausgelegt sind.

Der Schwerpunkt der Arbeit wird nach Rücksprache und gemäß den persönlichen Interessen festgelegt. Mögliche Richtungen sind:

Hardware: Entwicklung spezialisierter Greiftechnologien, die sich flexibel an die Nachgiebigkeit des Materials anpassen und eine reproduzierbare Manipulation ermöglichen.

Software / KI: Methoden zur Handhabung des nicht-linearen, stark deformierbaren und schwer vorhersagbaren Verhaltens flexibler Materialien – etwa durch fortgeschrittene Simulation, modellbasierte Regelung oder KI-gestützte Ansätze (Deep Reinforcement Learning, Vision-Language-Action Models).

Das 3-semestrige M-APR-Projekt (Start WiSe 2026/2027) befasst sich mit der Handhabung flexibler Materialien durch Roboterarme. Der genaue Schwerpunkt wird gemeinsam festgelegt und kann sich sowohl auf Hardware-Aspekte (Greiftechnologien) als auch auf Software-/KI-Aspekte (Simulation, lernbasierte Regelung) konzentrieren. Am Ende steht die Umsetzung in einer realen Roboterzelle am TTZ Nürnberger Land.

Mögliche Aufgaben/Arbeitspakete

Hardware-orientiert

• Analyse von Greifprinzipien für flexible Materialien (Vakuum, adhäsiv, formadaptiv)
• Entwicklung und Fertigung eines spezialisierten Greifers
• Experimentelle Evaluation der Reproduzierbarkeit

Software / KI-orientiert

• Aufbau einer Simulationsumgebung für deformierbare Objekte
• Modellbasierte Regelung oder Deep Reinforcement Learning (DRL)
• Vision-Language-Action (VLA) Modelle für flexible Manipulation
• Sim-to-Real-Transfer und Evaluation in der Roboterzelle

Voraussetzungen

• Bachelorabschluss in Elektro- und Informationstechnik, Informatik, Mechatronik, Robotik o. ä.
• Programmierung in C++ und/oder Python
• Grundkenntnisse in Machine Learning
• Grundkenntnisse in Robotik
• Interesse an der Handhabung flexibler Materialien
• Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten
• Bereitschaft, sich in neue Thematiken einzuarbeiten

Interessiert?

Sie haben Interesse, dieses Thema im Rahmen ihres Masterstudiengangs M-APR zu bearbeiten? Dann melden Sie sich mit einer kurzen Mail bei der unten gelisteten Projektbetreuung. Nach Abstimmung kann das Thema auch als Projekt- oder Masterarbeit bearbeitet werden.

Weiterführende Informationen zu diesem und anderen Themen im Bereich Robotik finden Sie auf der Seite der Forschungsgruppe Mobile Robotik.