eDrive meets Robotics: Konzeption und Aufbau einer KI-gestützten Robotiklösung zur automatisierten, flexiblen Handhabung von Bauteilen in der Elektromobilproduktion (BA/PA/MA; verschiedene Schwerpunkte möglich)

Bildquellen: Kuka, Siemens

Ausgangslage:

Intelligente Roboter sind das Rückgrat der vierten industriellen Revolution, kurz Industrie 4.0. Während beim Einsatz klassischer Industrieroboter meist eine strikte Trennung zwischen dem Arbeitsplatz des Roboters und dem des Menschen vorliegt, rückt angesichts der Fortschritte in den Bereichen Sensorik, Aktorik, Navigation und Vernetzung auch die Interaktion zwischen Mensch und Roboter in den Fokus. Durch den Einsatz von Methoden der Künstlichen Intelligenz werden Roboter immer mehr zu lernenden Systemen, die über komplexe, menschenähnliche Funktionen verfügen und in unerwarteten Situationen selbstständig Entscheidungen treffen. Eine wichtige Rolle spielen hierbei Bildverarbeitungssysteme in Verbindung mit innovativen, maschinellen Lernverfahren.

In der Folge eröffnen sich neue Einsatzpotentiale, die über die klassischen Anwendungsgebiete von Industrierobotern hinausgehen. Gerade die Fertigung kundenspezifischer Motoren ist aufgrund der geringen Losgrößen nach wie vor von manuellen Montagetätigkeiten geprägt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll auf Basis eines neu erworbenen Leichtbauroboters ein Demonstrator zur automatisierten, flexiblen Handhabung von Komponenten von Elektromotoren und/oder induktiven Ladepads konzeptioniert und aufgebaut werden.

Aufgabenstellung:

In diesem Kontext ergeben sich generell unterschiedliche Aufgabenstellung. So kann der Fokus je nach Interesse auf

  1. der konstruktiven Auslegung der Roboterzelle (u.a. Greifer, Zuführeinheit, Einhausung),
  2. der Entwicklung von Schnittstellen und Einbindung zusätzlicher Komponenten in ROS (Robot Operating System),
  3. der programmiertechnischen Umsetzung der KI-gestützten Objekt- und Posenbestimmung (z.B. YOLO) oder
  4. der KI-gestützten Bahnplanung (z.B. basierend auf Reinforcement Learning) liegen.

Eine mögliche Aufgabenstellung mit Fokus auf (3) wäre z.B. wie folgt:

  • Einarbeitung in die Programmierung von Leichtbaurobotern, im Speziellen KUKA iiwa
  • Einarbeitung in KI-basierte Bildverarbeitungssysteme zur Objekt- und Posenbestimmung, insb. basierend auf maschinellen Lernverfahren (z.B. YOLO)
  • Erstellung eines Konzepts zur roboterbasierten Umsetzung einer konkreten Handhabungsaufgabe im Bereich der Fertigung von Elektromotoren oder induktiver Ladepads
  • Programmiertechnische Implementierung anhand des ausgewählten Fallbeispiels (z.B. Bin-Picking von ungeordneten Statoren)
  • Dokumentation der Arbeit und Ausblick auf weitere Entwicklungsmöglichkeiten

Nähere Informationen gerne auf Anfrage im persönlichen Gespräch.

Hinweise und Bewerbung:

  • Für die Arbeit steht ein hochmoderner Rechner mit neuestem Intel Core i9 sowie zweier Nvidia RTX 2080 Ti zur Verfügung
  • Beginn, Umfang und genaue Ausrichtung der Arbeit erfolgen nach Absprache und persönlichem Interesse
  • Forschung an der Schnittstelle zwischen den Trendthemen Robotik, KI und Elektromotorenproduktion
  • Selbstständige Bearbeitung; Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus der Industrie
  • Bewerbungen bitte per E-Mail mit Lebenslauf und aktueller Fächerübersicht an maximilian.kneidl@faps.fau.de und andreas.mayr@faps.fau.de (in CC).

Beispielhafter Einsatz eines Leichtbauroboters in der Elektromotorenproduktion:

Beispielhafter Einsatz von YOLO zur Erkennung von Statoren (Quelle: FAPS):

Kategorien:

Forschungsbereich:

Elektromaschinenbau

Art der Arbeit:

Bachelorarbeit, Diplomarbeit, Hauptseminar, Masterarbeit, Projektarbeit, Studienarbeit

Studiengang:

Energietechnik, Informatik, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Medizintechnik, Wirtschaftsingenieurwesen

Technologiefeld:

Fertigungsregelung und Intralogistik, Industrie- und Servicerobotik, Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen, Medizintechnik, Planung und Simulation, Software Engineering und Deployment

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