Fraunhofer IPA bietet damit eine neutrale Analyseplattform für humanoide Roboter, die deren Leistungsfähigkeit, Sicherheit und industrielle Einsetzbarkeit entlang von sechs definierten Kriterien untersucht. Grundlage sind international anerkannte Normen und industrielle Testverfahren.

Zwischen Vision und Realität: der fehlende Standard im Hype-Markt

Humanoide Roboter sind derzeit stark präsent: auf Messen, in Videos und in Unternehmenspräsentationen. Doch zwischen Demonstration und realem Industrieeinsatz besteht oft eine deutliche Lücke.

Die Grundlage des Ansatzes wurde im Rahmen des KI-Fortschrittszentrums „Lernende Systeme und Kognitive Robotik“ mit Unterstützung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg entwickelt. Ziel ist es, eine reproduzierbare und vergleichbare Bewertungsbasis für unterschiedliche Robotersysteme zu schaffen.

Dabei orientieren sich die Tests, wo möglich, an etablierten Industriestandards wie ISO 14644 für Reinräume sowie ISO 10218 und ISO TS 15066 für die funktionale Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Sechs Kriterien für die industrielle Tauglichkeit

Bewertet werden die humanoiden Roboter in sechs Kernbereichen:

Technologien und Basisfähigkeiten:
Hier werden Sensorik, KI-Systeme und Greiftechnologien analysiert. Zusätzlich werden Leistungsdaten wie Geschwindigkeit, Greifkraft und Traglast mithilfe von Tracking- und Kraftsensorik objektiv gemessen.

Komplexe Fähigkeiten:
Getestet werden praxisnahe Szenarien wie Treppensteigen, Hindernisüberwindung sowie Präzision bei Bewegung und Kraftdosierung. Die Aufgaben sind bewusst anspruchsvoll, um auch zukünftige Robotergenerationen vergleichbar zu halten.

Reinraumtauglichkeit:
Bewertet werden Partikelemissionen nach ISO 14644-14, Ausgasungsverhalten und Reinigbarkeit – entscheidend für Anwendungen in Halbleiter-, Pharma- oder Lebensmittelindustrie.

Funktionale Sicherheit:
Untersucht werden Stabilität, Kollisionserkennung, Kraftbegrenzung sowie das Verhalten bei Systemausfällen. Die Kollisionstests erfolgen mit identischer Sensorik wie bei kollaborativen Industrierobotern.

Cybersicherheit:
Vier Testmodule analysieren Schwachstellenmanagement, Netzwerkarchitektur, Systemhärtung und Penetrationsresistenz – ein zunehmend kritischer Faktor in vernetzten Produktionsumgebungen.

Energieeffizienz:
Gemessen werden Batterielaufzeiten und Energieverbrauch in typischen Einsatzszenarien wie Stehen, Gehen oder Gehen unter Last und Steigung.

Ersttest mit dem Unitree G1: Potenzial trifft auf Grenzen

Am Beispiel des Unitree G1 wurde der Benchmark erstmals umfassend angewendet. Grundlage war ein im Mai 2025 ausgelieferter Unitree G1 EDU-4 mit Dex3-1 3-Fingerhänden und Firmwareversion 1.04.

Das Ergebnis zeigt ein ambivalentes Bild: Einerseits überzeugte der Roboter mit stabiler Selbstbalance und potenzieller Eignung für Reinräume der ISO-Klasse 5. Andererseits wurden auch klare Limitierungen sichtbar. So traten bei Kollisionen Kräfte von über 500 Newton auf, deutlich oberhalb gängiger Schmerz- und Sicherheitsgrenzen.

Zusätzlich entdeckten die Forschenden eine kritische Bluetooth-Sicherheitslücke in der getesteten Softwareversion, die eine vollständige Fernsteuerung durch Angreifer ermöglicht hätte. Diese Schwachstelle wurde inzwischen geschlossen.

Bei der Energieeffizienz erreichte das System Laufzeiten von 2 Stunden und 49 Minuten im Standbetrieb sowie 1 Stunde und 49 Minuten in einem kombinierten Szenario aus Gehen und Stehen.

Warum Vergleichbarkeit entscheidend wird

„Anwender können die Ergebnisse direkt interpretieren und so den richtigen Humanoiden für die richtige Anwendung finden“, sagt Werner Kraus, Forschungsbereichsleiter am Fraunhofer IPA.

Der Benchmark soll humanoide Roboter erstmals systematisch mit etablierten Automatisierungslösungen vergleichbar machen. Besonders relevant ist das vor dem Hintergrund struktureller Veränderungen in der Industrie:

• steigender Automatisierungsdruck durch demografischen Wandel
• hohe Investitionskosten und damit Bedarf an belastbaren Entscheidungsgrundlagen
• fehlende verbindliche Sicherheitsnormen für Humanoide bis mindestens 2028
• zunehmende Anforderungen an Cybersicherheit in vernetzten Produktionssystemen
• hohe Sensibilität in Reinraum- und Hygienebereichen