Maschinelles Lernen von Menschenhand

2024 08 14 ICM LAB 20 HaptXDeep IFLKIT 48
Bild: Karlsruher Institut für Technologie

Das IFL am Karlsruher Institut für Technologie und der IAS an der Universität Stuttgart entwickeln gemeinsam einen anpassungsfähigen Roboter mit Greifsystem, der menschliche Fähigkeiten durch Nachahmung erlernt. Dafür haben sie mit dem ICM-Zukunftslabor HaptXDeep eine Forschungsinfrastruktur aufgebaut, finanziert aus Mitteln des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft. Das Labor mit dem Komplettsystem der Firma Shadow Robot befindet sich in Karlsruhe.

Programmieren von Robotern für industrielle Tätigkeiten besteht aus Coden und anschließendem Testen. Darauf folgt das Neuschreiben. So oft, bis die Maschine einen Prozess zuverlässig ausführt. Das ist langwierig. „Einen Roboter einsatzbereit zu machen, darf in Zukunft nicht mehr länger dauern, als einen neuen Mitarbeiter einzulernen“, sagt Edgar Welte, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am KIT. Um dieses Ziel zu erreichen, will das Team den Robotern menschliches Lernen beibringen. Ähnlich, wie Auszubildende von ihren Meisterinnen und Meistern lernen, soll ihr Robotergreifsystem dann von einem Operator lernen – etwa wie sie neue Werkzeuge nutzen, unterschiedliche Materialien anfassen, ganze Arbeitsschritte ausführen oder auf Veränderungen in Produktionsprozessen reagieren. „Wir setzen für unser System autonomes Imitation Learning und Deep Reinforcement Learning ein. Der Roboter lernt die Fähigkeiten durch die Interaktion mit dem Menschen intuitiv und sofort“, erklärt Junior-Professorin Rania Rayyes. Durch den Ansatz verkürzen sich neben dem ursprüngliche Programmierprozess auch Umrüstzeiten, so die Forschenden.

Kommunikation über die Daten

Im Zukunftslabor erfolgt die Kommunikation mit dem Roboter per Daten. Edgar Welte generiert diese durch seine Bewegungen mit dem HaptX-Glove und erklärt dem sechsachsigen Cobot damit, wie er sich drehen und Werkzeuge oder Werkstücke packen muss. Durch die 20 Stellmotoren kann die Shadow-Dextorous-Hand die menschliche Greifbewegungen fast exakt nachbilden. Die Drucksensoren in den mechanischen Fingern geben dem Operator direktes Feedback. Welte spürt durch kleine Luftpolster im Handschuh, sobald das Gewicht zunimmt oder das Werkzeug falsch in der Hand liegt. Fasst er nach, tut es ihm der Greifer gleich – in Echtzeit. Wie die Forschenden mitteilen, wird dies eine wichtige Funktion sein, wenn die Maschine später per KI selbstständig lernt. „Durch die unmittelbaren Korrekturen können wir die Fähigkeiten unseres Systems schnell erweitern und ersparen uns Monate an Arbeit für die Neuprogrammierungen“, erklärt Rayyes.

Das Zukunftslabor HaptXDeep hat eine Doppelfunktion. Es ist die Hardware für die Erforschung und Entwicklung der Software-gestützten Technologien und gleichzeitig der Demonstrator für deren Funktionsfähigkeit. Welte will mit seiner Promotion zum Thema ’Interactive Imitation Learning for Dexterous Manipulation’ einen Beitrag zur Entwicklung des Gesamtsystems liefern. Daneben soll es in HaptXDeep weitere Projekte zur Sensorik, alternativen Teleoperationsmethoden wie Gestenerkennung über Motion Tracking oder zur Regelung der unterschiedlichen Finger geben. Das schließt auch Kooperationen mit Unternehmen oder anderen Hochschulinstituten ein. „HaptXDeep soll in der Forschung möglichst viele Türen öffnen“, erklärt Rayyes.

In einem Kooperationsprojekt mit der Gruppe um Juniorprofessor Andrey Morozov am IAS der Universität Stuttgart wollen die Forschenden Methoden entwickeln, um die Sicherheit und die Zuverlässigkeit des anpassungsfähigen Roboters zu gewährleisten. Fehlerinjektion über digitale Zwillingen werden als Testverfahren des Systems zum Einsatz kommen, Deep-Learning-Systeme sollen dem Roboter helfen Anomalien selbst zu erkennen und damit Fehler vorherzusagen. Das Ziel: Der Roboter soll Fehler auf Basis des erlernten irgendwann auch autonom korrigieren können. Entwickelt wird dieser Teil der Software in Stuttgart und getestet im Reallabor des IFL am KIT.



  • Webinarangebot: Low Code für Produzenten

    Webinarangebot: Low Code für Produzenten

    Unser Webinar am Donnerstag, 25. Juni 2026 (11 Uhr), zeigt, wie Low Code Prozesse schneller anpassbar und Integrationen flexibler macht. Freuen Sie sich auf Vorträge von der SQL Projekt AG…

    mehr lesen: Webinarangebot: Low Code für Produzenten

  • NanoFocus nun hundertprozentige Mahr-Tochter

    NanoFocus nun hundertprozentige Mahr-Tochter

    Die Mahr GmbH aus Göttingen hat zum 12. November 2025 die letzten drei Prozent Anteile an der NanoFocus AG in Oberhausen übernommen und ist damit ihr Alleineigentümer.

    mehr lesen: NanoFocus nun hundertprozentige Mahr-Tochter

  • Neuer Head of Product bei Insys Icom

    Neuer Head of Product bei Insys Icom

    Insys Icom ernennt René Al-Abid zum Head of Product. Der bisherige Produktmanager soll in seiner neuen Rolle die systematische Verankerung von Security-, Compliance- und Governance-Anforderungen über das gesamte Produktportfolio hinweg…

    mehr lesen: Neuer Head of Product bei Insys Icom

  • Q.Ant macht Lars Bach zum Vice President Operations

    Q.Ant macht Lars Bach zum Vice President Operations

    Das Stuttgarter Tech-Unternehmen Q.Ant baut sein Managementteam weiter aus: Dr. Lars Bach (Bild) hat zum 1. Februar die neu geschaffene Position des Produktionsverantwortlichen als Vice President Operations übernommen.

    mehr lesen: Q.Ant macht Lars Bach zum Vice President Operations

  • Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

    Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

    Corona, Kriege oder die Amtszeit von US-Präsident Donald Trump haben die deutsche Wirtschaft seit 2020 stark belastet.

    mehr lesen: Dauerkrisen kosten Deutschland fast eine Billion Euro

  • IT&Production AI Conference 2026

    IT&Production AI Conference 2026

    KI verändert die industrielle IT. Das Versprechen: Effizienzgewinne, Kostenvorteile und Risikoreduktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

    mehr lesen: IT&Production AI Conference 2026

  • Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

    Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

    Der Unified Namespace soll alle Produktions- und Geschäftsdaten aus Maschinen, Sensoren und Systemen in einem gemeinsamen Echtzeit-Raum verfügbar machen – eine Single Source of Truth entsteht.

    mehr lesen: Webinar: Unified Namespace und IIoT – Datenraum für die Smart Factory

  • Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

    Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

    Forescout Technologies, ein Spezialist für Cybersicherheit, hat die Ernennung von Dirk Decker (Bild) zum Regional Director für Zentraleuropa bekanntgegeben.

    mehr lesen: Forescout ernennt Regional Director für Zentraleuropa

  • Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

    Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

    Die Anzahl der Arbeitsplätze in Deutschland, die vom Export nach China abhängen, ist seit 2021 um rund 40% gesunken, wie eine neue Analyse des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) zeigt.

    mehr lesen: Immer weniger Arbeitsplätze hängen vom China-Geschäft ab

  • Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

    Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

    Gegen zwei Drittel der IT-Dienstleister wurden im vergangenen Jahr seitens ihrer Auftraggeber Vorwürfe wegen angeblicher Schlechtleistung erhoben.

    mehr lesen: Mehr IT-Dienstleister erleben Vorwürfe wegen Schlechtleistung

  • Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

    Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

    Enbik, ein in Taiwan beheimateter Hersteller für Industrial Edge Computing und IT-Hardware, und Edgecon gründen in Deggendorf ein Logistik- und Service-Büro für den deutschsprachigen Raum.

    mehr lesen: Enbik und Edgecon gründen Service-Büro

  • Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden

    Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden

    Zur Münchner Sicherheitskonferenz (13. bis 15. Februar) hat die Google Threat Intelligence Group (GTIG) einen Bericht veröffentlicht, mit dem die Verfasser die Debatte um KI-gestützte Bedrohungen auf eine operative Ebene…

    mehr lesen: Wenn KI-Modelle zum Angriffsziel werden