Service Robotics and Mobile Manipulation

Selected Projects

ROS – Komponentenbasierte Softwareentwicklung für die Robotik

ROS – kurz für Robot Operating System ist ein modernes Software-Framework für die schnelle Entwicklung von Roboterkomponenten mit einem hohen Grad an Wiederverwendbarkeit. Das inzwischen weit verbreitete Framework kapselt Funktionalität in einzelnen Paketen, von denen es inzwischen von Treibern für die meiste Hardware bis hin zu oft verwendeten Roboter-Grundfähigkeiten eine große Vielzahl gibt. Mit der ROS-Industrial Initiative wird die Codebasis zudem auch zunehmend für den industriellen Einsatz professionalisiert.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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HORSE – Smart integrated Robotics system for SMEs controlled by Internet of Things based on dynamic manufacturing processes

HORSE aims to bring a leap forward in manufacturing industry proposing a new flexible model of smart factories involving collaboration of humans, robots, AGV’s (Autonomous Guided Vehicles) and machinery to realize industrial tasks in an efficient manner. HORSE proposes to foster technology deployment towards SMEs by developing a methodological and technical framework. HORSE will set up infrastructures and environments that will act as clustering points for selected application areas in manufacturing and for product life cycle management. The main strategy builds on existing technology and research results in robotics and smart factories and integrates them in a coherent framework. HORSE Centres of Competence (CoCs) will be established in four locations across Europe, in order to simplify usage and facilitate access to robotics by European industry and especially first users SME. In line with the EC initiative to support the European leadership in manufacturing through the adoption of ICT technologies, HORSE is an implementation of the second phase of I4MS, focusing on Advanced Robotics for manufacturing.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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SeRoNet - Servicerobotik-Netzwerk

Das Projekt »SeRoNet – Servicerobotik-Netzwerk« mit seiner IT-Plattform zur arbeitsteiligen Entwicklung von Serviceroboter-Lösungen wird die Kosten der Software-Entwicklung für Roboterlösungen deutlich reduzieren. Indem vorhandene Hardware- und auch Software-Komponenten standardisiert und mit interoperablen Schnittstellen versehen werden, sinkt der Integrationsaufwand neuer Lösungen erheblich. Dadurch sollen in Zukunft neue und innovative Roboterlösungen kostengünstig und flexibel eingesetzt werden können.

Contact: M.Sc. Georg Heppner

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KolRob – Kollaborativer, intelligenter Roboterkollege für den Facharbeiter des Mittelstands

Das Projekt KolRob befasst sich mit den Problemstellungen der Mensch-Maschinen-Kooperation in der industriellen Montage. Dabei werden die fehlenden Technologien und Konzepte identifiziert, die bisher eine vollständige Automatisierung von Montagevorgängen in der Industrie verhindern. Zudem werden anhand eines konkreten Anwendungsfalls die Möglichkeiten einer kooperativen Montage weiterentwickelt. Sicherheit und Arbeitsraumüberwachung stehen dabei genauso im Vordergrund wie die effiziente Verteilung von Montageschritten im Prozessverlauf. In Kooperation mit KMUs und großen Partnerunternehmen sollen die Grenzen der Automatisierung neu definiert und innovative, robotische Lösungsansätze aus der Forschung in die Industrie gebracht werden.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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Human Brain Project

By integrating neuroscientifc data and interdisciplinary knowledge, the  Human Brain Project (HBP) provides the basis for a new kind of brain research. Its main goals are to gain fundamental insights about the human brain, to discover new treatments for brain diseases, and to develop new brain-inspired computer technologies.

The project is funded by the European Commission under the Grant Agreement FP7-604102.

Contact: Dr.-Ing. Stefan Ulbrich

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HoLL-Therm

Bedingt durch die Energiewende wird es in Zukunft notwendig sein, den Stromverbrauch dynamisch an das Stromangebot anzupassen. Gebäude verbrauchen weltweit ca. ein Drittel der generierten Elektrizität und bieten somit ein hohes Potenzial für eine solche Dynamisierung des Verbrauchs. In diesem Kontext werden im FZI-Projekt HoLL-Therm Möglichkeiten untersucht, die in Gebäuden speichbare Wärme für eine Flexibilisierung des Gebäudestromverbrauchs nutzbar zu machen.

Contact: Dr.-Ing. Fabian Rigoll

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NeuroReact - Echtzeitfähige neuronale Planung für reaktive Industrieroboter

Neuromorphe Systeme zeichnen sich durch schnelle, hoch parallele und energieeffiziente Rechenvorgänge aus. Außerdem sind sie sehr flexibel und wenig empfindlich gegenüber Hardwareausfällen, aufgrund ihrer Fähigkeit zu lernen und sich anzupassen. Die jüngsten Entwicklungen im Bereich neuromorpher Hardware und neuartiger Sensorik eröffnen die Möglichkeit diese Errungenschaften für Industrieroboter zu nutzen. In NeuroReact wird neuromorphe Hardware  mit Forschungsergebnissen aus der Neurorobotik kombiniert um echtzeitfähige, reaktive Planungssysteme zu realisieren.

Contact: M.Sc. Lea Steffen

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ROBINA – Roboterunterstützte Dienste für eine individuelle und ressourcenorientierte Intensiv- und Palliativpflege bei Menschen mit ALS

Die Amyotrophie Lateralsklerose (ALS) ist eine progrediente neurodegenerative Erkrankung, bei der es zu fortschreitenden Lähmungen kommt und die daher eine intensive Unterstützung und Behandlung erfordert. Robotische Assistenzsysteme können in komplexen Pflegesituationen Unterstützung bieten und so die Autonomie und Intimität des Patienten erhöhen.

Im Projekt ROBINA wird ein Durchbruch in der Entwicklung der direkten Mensch-Roboter-Interaktion und Roboterpflege erzielt: eine Kombination von sensibler Roboterhardware mit kraftgeregelten Robotercontrollern des FZI es, feinfühlige Aufgaben wie das Kratzen mit einer Bürste auszuführen.

Contact: Christoph Zimmermann

AuRorA - Autonomous robots for assistance functions: Interactive basic skills

Current developments in the context of human-robot cooperation in production, but also advances in the areas of manipulation and navigation, open up new opportunities and markets for service robots outside industrial workshops. This project concentrates on supporting and relieving people through interactive, proactive robot behaviour in a Smart Home or Smart Hotel. The robot serves as a real avatar that makes interaction with the abstract environment easier and more natural and offers motor assistance.

In a Smart Home or Smart Hotel, a proactive robot supports and relieves the occupants or guests of everyday tasks. What is innovative is that the robot independently learns new interactive behavior that links events such as "ringing at the door" with robot reactions. Depending on the transition probabilities already learned, the robot's dialogue with humans changes from a questioning to an informative character. The adaptive dialogues together with the non-verbal reactions of the robot ensure a high acceptance and quality of the interaction. The learned behaviour will be intensively evaluated in two practical scenarios, receiveing/guiding guests and cooking, with regard to robustness and transferability.

Contact: Christoph Zimmermann

ROBDEKON - Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen

Das Kompetenzzentrum ROBDEKON und insbesondere die Arbeiten des FZI konzentrieren sich darauf, Robotersysteme, Technologien und Methoden zu entwickeln, die vor allem in menschenfeindlichen Umgebungen z.B. in kontaminierten Bereichen eingesetzt werden können. Ziel ist es, den Menschen, vor allem die Einsatzkräfte, durch Dekontaminationsroboter vor den Gefahren zu schützen. Nicht nur der Mensch, sondern auch die Umwelt soll durch das Entfernen von Kontaminationen entlastet und Gefahren minimiert werden. Das Kompetenzzentrum trägt hiermit zur zivilen Sicherheit für mehr Lebensqualität in Deutschland bei.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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HoLLiE – The Assistance Robot

The combination of robust state-of-the-art industrial components with a flexible software framework for environment perception and robot control enables HoLLiE to manage complex tasks easily and support people in everyday situations.

 

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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LAURON - bio-inspired, six-legged walking robot

The bio-inspired, six-legged walking robot LAURON was developed at the FZI (Research Center for Information Technology) in Karlsruhe, Germany, with the target to test and enhance statically stable walking in difficult and rough terrain. The department Interactive Diagnosis and Servicesystems began their first theoretical analysis and design studies on six-legged walking in the early 90s. In 1994 the first walking robot LAURON (Legged AUtonomous RObot Neural Controlled) was presented to the public at the CeBit in Hannover, Germany.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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DEXMART –Zweihändige Manipulation in der Service-Robotik

Wie wäre es, wenn Roboter wie Kinder am meisten lernen, indem sie beobachten und nachmachen? Wissenschaftler des FZI arbeiten gemeinsam mit Forschern am KIT daran, diese Fähigkeit zweiarmigen Robotern beizubringen. Durch die Weiterentwicklungen der Methode „Programmieren durch Vormachen“ wird aus dem Roboter zum Beispiel eine Servicekraft für die Cafeteria.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

iBOSS – An Intelligent Modular System for On-Orbit Satellite Servicing and Assembly

The goal of iBOSS is to significantly reduce the costs of satellite maintenance through norming, standardization and modularization. The modularity in particular enables to replace damaged or outdated satellite modules instead of changing the complete satellite, as it is performed nowadays. The long term objective is to achieve easy maintenance through serviceability. Therefore, techniques and knowledge, developed and used for service robotics, will be transferred to such space systems allowing users to design and simulate new satellites in very little time with new, specialized software tools. With such a process, low ready-to-launch times can be achieved, which are crucial in the market of satellite systems.

Contact: M.Sc. Johannes Mangler

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InBOT – Interactive Behaviour Operated Trolley

Der Roboter InBOT wurde entwickelt, um den Einsatz von Technologien der Robotik in Alltagsumgebungen des Menschen zu untersuchen und voranzutreiben.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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ISABEL – Innovativer Serviceroboter mit Autonomie und intuitiver Bedienung für effiziente Handhabung und Logistik

Zusammen mit den Projektpartnern KUKA, Infineon, macio, Celisca und dem Fraunhofer IFF werden im Rahmen des BMBF-Projekts ISABEL Serviceroboter für das Anwendungsfeld Materiallogistik und Handhabung entwickelt, die im Gegensatz zu herkömmlichen fahrerlosen Transportsystemen mittels ihrer Manipulatoren in der Lage sind, Produkte autonom aufzunehmen, abzulegen bzw. in Bearbeitungsmaschinen einzulegen und zu entnehmen.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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KAIRO 3 – modularer schlangenartiger Inspektionsroboter

In der Abteilung Interaktive Diagnose- und Servicesysteme (IDS) werden bereits seit über 15 Jahren modulare Serviceroboter zur Inspektion entwickelt. KAIRO 3 (Karlsruher Autonomer Inspektions-Roboter) wurde, aufbauend auf seinen Vorgängern KAIRO (1997), Makro (1999) und MakroPLUS (2004), entwickelt, um Inspektions- und Wartungsarbeiten besonders in für Menschen schwer zugänglichen Bereichen durchzuführen. Diese Bereiche sind zum Beispiel Kanäle, Wartungsschächte mit schmalen Öffnungen oder auch Gefahrengebiete. Durch seinen modularen und flexiblen Aufbau eignet sich KAIRO II für eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten. Dazu gehören auch Aufgaben wie das Suchen nach Sprengstoffen, das Inspizieren von engen Wartungs- und Versorgungstunneln sowie Such- und Rettungseinsätze nach Naturkatastrophen.

Contact: M.Sc. Marvin Grosse Besselmann

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LAUROPE – Participant of to the DLR SpaceBot Cup Competition

FZI is one of ten teams taking part in the DLR Space Administration (German Aerospace Center) space robotics competition SpaceBot Cup. The challenge of this competition is a planetary surface exploration mission. The tasks concentrate on locating, transporting and assembling objects – required for scientific experiments or construction of an infrastructure – in realistic, moonlike surroundings. The FZI team – LAUROPE – will send the hexapod robot LAURON V as well as a lander infrastructure to master the challenges posed by the competition.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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ReApp - Wiederverwendbare Roboterapplikationen für flexible Roboteranlagen basierend auf ROS Industrial

Im Rahmen des ReApp Projekts verfolgt das FZI das Ziel, semantische Technologien und Beschreibungssprachen in wiederverwendbare "Roboter-Apps" für die geplante industrietaugliche Integrationsplattform verfügbar zu machen, um vor allem auch KMUs bei der Modellierung, Programmierung und dem Deployment von Roboterapplikationen zu unterstützen. Zusammen mit zahlreichen Projektpartnern wie zum Beispiel dem Fraunhofer IPA, KIT, Sick, Ruhrbotics und BMW versucht das FZI mittels ROS Industrial und "Roboter-Apps" die Programmierkosten zu reduzieren und so Robotik mittelstandtauglich zu machen.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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viEMA – vernetzte, informationsbasierte Einlern- und Ausführungsstrategien für autonome Montagearbeitsabläufe

Im BMWi-Projekt viEMA haben fünf Forschungspartner eine lernende Roboterzelle gebaut, die flexibel an Handarbeitsplätzen aushelfen kann, wenn hohe Stückzahlen anfallen. Die kluge Maschine scannt die Werkstücke, vergleicht sie mit ihrer Teile-Bibliothek und wählt aus einer Griffe-Datenbank eine Greifstrategie aus. Sie kann ohne Programmierkenntnisse eingerüstet werden und braucht keine feste Installation.

Contact: Dipl.-Ing. Arne Rönnau

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