GreenBotAI - Frugal and adaptive AI for flexible industrial Robotics

Die COVID-Pandemie zeigt immer noch, dass sich Europa zu sehr auf die arbeitskraftintensive und meist nicht ergonomische Produktion in Übersee verlassen hat, was zu einer erheblichen Verlangsamung der Wirtschaft führt. Diesem Trend muss mit der weiteren Automatisierung europäischer Fabriken und der Verlagerung der Produktion nach Europa entgegengewirkt werden. Unsere Motivation ist es, mit Entwicklung neuer Technologien hochautomatisierte Produktionslinien zu ermöglichen und damit die Produktionskosten zu senken. Hierfür finden resiliente Automatisierungskonzepte Anwendung, welche einfach umsetzbar sein sollen und eine hohe Variantenvielfalt ermöglichen, um schließlich kleine Losgrößen mit einem komplexen Aufgabenprofil umsetzen zu können. 

Um den Verbrauch fossiler Energieträger drastisch zu reduzieren und damit die angestrebte Klimaneutralität in der EU bis 2045 zu erreichen, müssen signifikante Energieeinsparungen auch in europäischen Fabriken erzielt werden. Hier setzt das deutsch-französische Forschungsprojekt GreenBotAI an, mit dem Ziel den Energieverbrauch von Roboteranwendungen um 50 % dank einer „On the fly“-Ausführung (ohne Stopp mit kontinuierlicher Bewegung) zu senken. Die vom Konsortium zu entwickelnden KI-Algorithmen sollen zudem die Robustheit gegenüber schwer vorhersehbaren Ereignissen erhöhen. Die Neuheit besteht in der Anwendung modernster Deep-Learning-Methoden zur Überwachung, Datenverarbeitung und Fehlerkontrolle, um eine neue Generation von Robotern zu schaffen, welche ihre Umgebung erkennen und ihr Verhalten in Echtzeit an veränderte Bedingungen anpassen. Die Reaktions- und Lernfähigkeit des Systems wird dank Experimenten an drei Demonstratoren (Qualitätskontrolle, Visual Servoing, Kraft-Momenten-Kontrolle), gekoppelt an digitale Zwillinge, sichergestellt. Der mögliche Einsatz von Konzepten und Demonstratoren wird unter Beteiligung industrieller Endanwender als assoziierte Partner untersucht, um durch nachhaltige Automatisierungslösungen den Produktionsstandort Europa für zukünftige Herausforderungen wettbewerbsfähig zu halten.

Die entwickelten Lösungen sollen geeignet sein, jeden Industrieroboter so auszustatten, dass die Einrichtung neuer Aufgaben erleichtert wird und hierzu keine speziellen Fachkenntnisse erforderlich sind. Bei über 373.000 ausgelieferten Robotersystemen nach Angaben der International Federation of Robotics im Jahr 2019 ergibt sich ein großes Marktpotenzial, welches sich mit der Bündelung der Kompetenzen der beteiligten Partner bzw. Kooperationsländer bestmöglich erschließen lässt.

Das Zusammenspiel aus optimierter Hardware und frugalen Algorithmen, um eine ressourcen- und latenzarme Robotersteuerung mit ML-Methoden und „On the fly“-Ausführung konkreter Aufgaben umzusetzen, stellt einen Vorsprung gegenüber Wettbewerbern dar und kann so den Standort Deutschland / Europa langfristig stärken. Die potenzielle Tragweite des Vorhabens wird durch führende Roboterhersteller und weitere Produktionsunternehmen im assoziierten Beirat untermalt.

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)

Reichenhainer Straße 88, 09126 Chemnitz

Hochschule München - Professur für Robotik und Automatisierungstechnik

Lothstraße 34, 80335 München 

GrAI Matter Labs SAS

74 rue du Faubourg Saint-Antoine, 75012 Paris

Ecole Nationale Supérieure d’arts et Métiers, ENSAM - LISPEN Laboratory

8 Boulevard Louis XIV, 59046 Lille

Die Projektpartner danken der Europäische Union und der Bundesrepublik Deutschland für die finanzielle Unterstützung.