Die Abteilung Automatisierung und Steuerungstechnik des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen University hat zusammen mit Epotronic das Forschungsprojekt „Gemini Ultra – Selbstkalibrierendes, cybersicheres Echtzeitlokalisierungssystem durch Fusion von Ultra-Wideband, Ultraschall und kooperativen Drohnenschwärmen“ gestartet.

Mobile autonome Robotersysteme gewinnen in der industriellen Produktion an Bedeutung, etwa für flexible Logistik- und Fertigungsprozesse. Gleichzeitig verändern sich Produktionsumgebungen kontinuierlich durch Anlagen, Materialflüsse oder temporäre Hindernisse. Für einen sicheren Betrieb benötigen Robotersysteme daher stabile und präzise Positionsinformationen.

Sensorfusion und Drohnen zur Kalibrierung

Das Projekt verfolgt einen luftgestützten Ansatz. Autonome Flugroboter erfassen die Produktionsumgebung in regelmäßigen Intervallen und erstellen daraus ein metrisch konsistentes 3D-Umgebungsmodell. Gleichzeitig kalibrieren sie automatisch die Sensorik auf dem Shopfloor. Dadurch sollen manuelle Einmess- oder Kalibriermaßnahmen entfallen, ohne laufende Produktionsprozesse zu unterbrechen.

Technologisch kombiniert das System Ultra-Wideband-Funktechnik mit Ultraschall zu einer hybriden drahtlosen Metrologieeinheit. Ergänzt wird diese durch kooperative Flugrobotik und Verfahren zur visuellen 3D-Kartierung. Das Ergebnis soll eine echtzeitfähige Grundlage für Navigation und Trajektorienverfolgung mobiler Robotersysteme liefern.

Fokus auf Cybersicherheit industrieller Ortungssysteme

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Sicherheit der Positionsdaten. In industriellen Anwendungen können manipulierte Distanz- oder Positionsinformationen direkte Auswirkungen auf Prozessstabilität und Betriebssicherheit haben. Daher werden im Projekt Sicherheitsmechanismen für UWB-basierte Kommunikation entwickelt und hinsichtlich Latenz, Robustheit und industrieller Einsetzbarkeit untersucht.

Heiko Johannsen, Projektleiter am WZL, erklärt: „Mit Gemini Ultra schaffen wir eine zentrale Voraussetzung für hochautomatisierte und flexible Produktionsprozesse: eine robuste, selbstkalibrierende und cybersichere Echtzeitlokalisierung als verlässliche Grundlage für autonom navigierende Roboterflotten im Shopfloor. Damit unterstützen wir Unternehmen dabei, Effizienz und Resilienz zu steigern und im globalen Wettbewerb zu bestehen. Gleichzeitig stärken wir mit dem Vorhaben den Forschungsschwerpunkt mobile autonome Robotersysteme in der Abteilung Automatisierung und Steuerungstechnik am WZL.“

Referenzmesssystem für Validierung

Zur wissenschaftlichen Bewertung wird ein rückführbares Referenzmesssystem aufgebaut. Dieses dient als Ground-Truth-Basis zur Analyse von Genauigkeit, Aktualisierungsrate und Systemstabilität. Zusätzlich prüfen die Projektpartner die Interoperabilität mit relevanten Industrie-4.0-Standards.

Der Projektstart erfolgte am 12. Februar 2026 mit einer Auftaktveranstaltung, bei der die Partner die nächsten Arbeitsschritte und Meilensteine festlegten. Das Projekt wird im Rahmen des Programms EFRE/JTF in Nordrhein-Westfalen 2021–2027 gefördert.