Aktuelle Fabriken kommen aus Zeiten der großen Stückzahlen und der Programmierung, in denen der Roboter eine spezielle Aufgabe perfekt und beliebig oft ausführen kann. Doch die Kundenanforderungen haben sich geändert und werden immer kleinteiliger. Deshalb wird sich auch die Fabrik wandeln. »Um spezialisierte, individuelle und häufig mechatronische Produkte zu vertretbaren Kosten konstruieren und schnell herstellen zu können, sind eine skalierbare flexible Manufaktur nötig und Roboter, die lernfähig sind«, ist Prof. Klaus Bengler von der TU München überzeugt.

Diese Fabrik der Zukunft zu schaffen ist das Kernziel des Mitte 2021 gestarteten Leuchtturmprojektes KI.Fabrik, das der Executive Director des Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI), Prof. Sami Haddadin, initiiert hat und dessen Leitung für die Forschungs- und Entwicklungsprojekte der Ergonomie-Professor Bengler übernommen hat. In dem neuen Forschungslaboratorium wird dieser neue Ansatz nun in die Praxis gebracht.

Die technologische Basis bieten digitale Zwillinge und Robotik-Hardware, die von einer KI-Plattform gesteuert werden. Bengler will anhand dieses Systems zeigen, dass Roboter Aufgaben selbständig ausführen können, lernfähig sind und dass sie den Menschen zuarbeiten können. »Auf die menschliche Expertise kommt es an«, sagt Psychologe Bengler, »der Roboter fungiert als Teammate.« Im neuen Robotik-Lab des MIRMI sind aktuell knapp 100 Roboterarme damit beschäftigt, sich Kabel zu reichen, nachzumachen, was Wissenschaftler ihnen zeigen, gemeinsam zu lernen und Getriebeteile zusammenzusetzen.

Wissenschaftlerin Keija Chen beobachtet, wie ihr Roboter Kabel in die richtige Position bringt.

© Andreas Heddergott / TUM

Auf acht so genannte Cases fokussieren die Doktoranden und Post-Docs aus acht Lehrstühlen der TUM. Von Teleoperation über kollektives Lernen bis zum Netzwerkdesign werden wichtige wissenschaftliche Themen erforscht. Und die Fähigkeiten der lernfähigen Roboter wachsen ständig: Der Roboter weicht Kollisionen aus, kommuniziert über weite Strecken via Teleoperation oder kooperiert mit anderen Robotern. Sämtliche Fähigkeiten stehen über eine Softwareplattform auch anderen Robotersystemen plattformunabhängig zur Verfügung. Zudem kann der Roboter gewisse Fähigkeiten auf vergleichbare Aufgaben anwenden. »Der Roboter trainiert selbständig und transferiert sein Wissen«, so Prof. Bengler.

Von industrieller Seite unterstützen der Autohersteller BMW, der Antriebstechnik-Hersteller Wittenstein, die Robotik-Unternehmen Franka Emika und Reactive Robotics, das Elektronikunternehmen TQ-Systems und der Maschinenbauer Linde Material Handling die technischen Entwicklungen im Leuchtturmprojekt KI.Fabrik. Die TUM ist unter anderem durch die Departments für Maschinenwesen, für Elektrotechnik und Informationstechnik sowie für Informatik im Konsortium vertreten. Insgesamt stehen für das Gesamtprojekt bis 2025 etwa 13 Mio. Euro zur Verfügung, die primär in den Aufbau von Infrastruktur investiert werden. Eine Gesamtlaufzeit bis 2030 ist geplant.