Neue Wege zur Interoperabilität von Robotern

261019 Titel IP 1199x1695
Bild: Acatech – Dt. Akademie der Technikwissenschaften

Damit unterschiedliche Roboter gemeinsam Aufgaben erledigen können, müssen sie Informationen austauschen, deren Bedeutung verstehen und ihr Handeln aufeinander abstimmen. Bisher war es mit großem Aufwand verbunden, die hierfür nötige Interoperabilität herzustellen, etwa durch Standardisierung. Große KI-Modelle eröffnen jedoch neue Möglichkeiten, diese herzustellen. In einem neuen Impulspapier der Plattform Lernende Systeme beschreiben die Verfasser, wie solche KI-Modelle das Zusammenspiel von Robotiksystemen unterstützen können und welche Herausforderungen für einen zuverlässigen und sicheren Einsatz noch zu lösen sind.

Die Autoren betonen, dass Interoperabilität die Grundlage für Kommunikation und Kooperation schafft, aber nicht selbst das gemeinsame Handeln bewirkt. Bislang wird sie vor allem durch Standards für Schnittstellen, Protokolle oder Datenformate hergestellt. Wie weiter erläutert wird, sind solche Lösungen aufwendig und oft wenig flexibel. Als besonders anspruchsvoll beschreiben es die Autoren, ein gemeinsames Verständnis von Informationen und deren Bedeutung für das Handeln herzustellen.

Das Impulspapier unterscheidet vier Ebenen der Interoperabilität: Die technische Ebene verbindet Systeme miteinander, die syntaktische Ebene sorgt für kompatible Datenformate. Die semantische Ebene betrifft die Bedeutung der ausgetauschten Informationen, die pragmatische Ebene das Verständnis für die Folgen von Handlungen in einem bestimmten Kontext. Erst auf dieser letzten Ebene lässt sich das Handeln von Systemen am besten aufeinander abstimmen.

Was große KI-Modelle leisten können

„Große KI-Modelle können in eleganter und effizienter Weise dabei helfen, Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Robotiksystemen auf semantischem oder gar auf pragmatischem Niveau zu erreichen“, so Jürgen Beyerer, geschäftsführender Institutsleiter sowie Direktor des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) in Karlsruhe und Inhaber des Lehrstuhls Interaktive Echtzeitsysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Die Verfasserinnen und Verfasser erläutern, dass neben großen Sprachmodellen dafür auch Modelle infrage kommen, die auf logisches Schlussfolgern (Reasoning) ausgerichtet sind oder Sprache, Sehen und Handeln verbinden. Sie können helfen, Informationen unterschiedlicher Systeme einzuordnen und für die Koordination nutzbar zu machen. Entscheidend seien das Weltwissen, das im Modell repräsentiert sei und mit Art und Umfang der Daten im Modelltraining zusammenhänge, sowie zusätzliche Kontextinformationen, die dem Modell im laufenden Betrieb zur Verfügung gestellt würden.

Verlässliches Weltwissen benötigt

„Roboter können im Verbund komplexe Handlungsstränge oder Missionen abarbeiten, wenn sie in der Lage sind, zuverlässig physisch zu interagieren, Informationen auszutauschen und zu interpretieren. Der Kern der Herausforderung liegt oft in der Autonomie und dem Weltmodell der Systeme. Heutige große generative KI-Modelle können hier Lücken schließen und Roboter koordinieren, durch zukünftige Modelle könnten sich sogar neue Formen von Interoperabilität etablieren“, erläutert Sirko Straube, Forschungsbereichsmanager Emergency Response and Recovery Management am Robotics Innovation Center von DFKI.

Die Autorinnen und Autoren beschreiben zudem die Grenzen gegenwärtiger Modelle. Diesen würden häufig Aktivitätsdaten sowie domänenspezifische Daten fehlen. Die Plattform verweist außerdem darauf, dass die Modelle mitunter fehlerhafte Aussagen erzeugen sowie Ursache und Wirkung nur eingeschränkt verstehen. Zudem gelingt es ihnen noch nicht zuverlässig, Objekte, Positionen oder Handlungen in präzise Angaben für physikalische Modelle zu übersetzen. Dadurch könne die Interoperabilität zeitweise ‚abreißen‘ – mit Risiken für die funktionale und die Prozesssicherheit. Im Impulspapier werden künftig zuverlässigere multimodale KI-Modelle als vielversprechend genannt. Diese können Fakten in Echtzeit überprüfen und mithilfe physikalischer Simulationen und Weltmodellen die Folgen von Handlungen besser abschätzen. Die Autoren betonen jedoch, dass diese Fähigkeiten für den praktischen Einsatz verlässlich verfügbar sein müssen.

„Interoperabilität zwischen Robotern ist ein entscheidender Zukunftsbaustein, der die praktische Nutzung und das Zusammenspiel vielfältiger Robotiksysteme nachhaltig voranbringen wird. Die Forschung entwickelt bereits vielversprechende Projekte und Konzepte – nun gilt es, diese gemeinsam in marktfähige und anwendungsnahe Lösungen zu überführen. Dafür braucht es einen starken Schulterschluss zwischen Anwendern, Robotikherstellern und Forschung, um die Robotik gemeinsam auf das nächste Entwicklungsniveau zu heben“, fasst Johannes Hinckeldeyn, Director of Advanced Corte Technologies bei Kion, zusammen.

Das Impulspapier wurde von Mitgliedern der Arbeitsgruppe ‚Lernfähige Robotiksysteme‘ sowie der Arbeitsgruppe ‚Technologische Wegbereiter und Data Science‘ der Plattform Lernende Systeme verfasst. Es steht zum kostenfreien Download bereit.

www.plattform-lernende-systeme.de



  • SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

    SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

    SAP investiert in die KI-Automatisierungsplattform n8n, wodurch sich die Bewertung des in Berlin ansässigen Startups auf 5,2Mrd.US$ erhöht und somit mehr als verdoppelt.

    mehr lesen: SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

  • BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

    BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

    Unter der Federführung des BSI und der italienischen Cybersicherheitsbehörde ACN haben die Cybersicherheitsbehörden der G7-Staaten unter Mitwirkung der EU Kommission eine Richtlinie zur Software Bill of Materials (SBOM) for AI…

    mehr lesen: BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

  • Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

    Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

    Künstliche Intelligenz automatisiert längst digitale Prozesse. Jetzt übernehmen Roboter auch physische Routinen. Was das für die Menschen bedeutet, beleuchtet Sören Michl, Vice President AI Adoption bei IFS.

    mehr lesen: Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

  • Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

    Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

    Seit mehr als 60 Jahren gilt das ‚Bellsche Theorem‘ als Goldstandard, um zu zeigen, dass die Quantenmechanik den Regeln der klassischen Physik widerspricht.

    mehr lesen: Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

  • Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

    Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

    Vor 170 Jahren, am 12. Mai 1856, wurde der VDI in Alexisbad gegründet. Aus diesem Anlass blickt der Verein zurück und gibt zugleich die Gründung eines neuen Gremiums bekannt.

    mehr lesen: Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

  • Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

    Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

    Eine aktuelle Robotik-Studie von Reichelt Elektronik, durchgeführt durch das unabhängige Institut OnePoll, untersucht, welche Arten von Robotern in deutschen Produktionsstätten eingesetzt werden und welche Arbeiten sie übernehmen.

    mehr lesen: Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

  • Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

    Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

    Wie Werkerassistenzsysteme bislang verborgene Effizienzpotenziale aufdecken und warum sie sich oft schon nach wenigen Monaten amortisieren, erklärt Michael Kunze, Geschäftsführer von MKey Solution, einem Spezialisten für Messtechnik und Bildverarbeitung.

    mehr lesen: Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

  • IoT-Plattformen im Anwendercheck

    IoT-Plattformen im Anwendercheck

    IoT-Plattformen sind maßgeblich für digitale Geschäftsmodelle. Eine Studie analysiert Kundenzufriedenheit und Optimierungspotenziale.

    mehr lesen: IoT-Plattformen im Anwendercheck

  • 43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

    43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

    Zur 43. Motek, internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung, und zur 18. Bondexpo, internationale Fachmesse für Klebtechnologie, sind Anbieter und Anwender von Produktionstechnologien eingeladen.

    mehr lesen: 43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

  • Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

    Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

    Nach zwei schwachen Monaten zu Jahresbeginn ist der Auftragseingang im Maschinenbau in Deutschland im März unerwartet stark angestiegen. Verantwortlich hierfür waren insbesondere Bestellungen für Großanlagen und andere großvolumige Aufträge.

    mehr lesen: Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

  • CIM Aachen wird Teil der T&O Group

    CIM Aachen wird Teil der T&O Group

    T&O Group erweitert Portfolio mit CIM Aachen für Digitalisierung und KI im Shopfloor. Seit 1. Mai 2026 vertieft die Unternehmensberatung ihre Kompetenzen in der digitalen Exzellenz. Ziel: Systematik mit System…

    mehr lesen: CIM Aachen wird Teil der T&O Group

  • Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen

    Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen

    Laut einer Studie des Open-Source-Spezialisten Suse räumen 98% der befragten Unternehmen digitaler Souveränität Priorität ein, aber nur etwas mehr als die Hälfte (52%) ergreift aktiv Maßnahmen zu ihrer Verwirklichung.

    mehr lesen: Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen