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



  • Quantencomputer und klassische Rechner optimieren gemeinsam

    Quantencomputer und klassische Rechner optimieren gemeinsam

    Klassische Computer können viele Optimierungsprobleme wie etwa das ‚Problem des Handlungsreisenden‘ nur näherungsweise knacken, aber nicht vollständig und oft nur unter langer Laufzeit.

    mehr lesen: Quantencomputer und klassische Rechner optimieren gemeinsam

  • Digitale Kreislaufwirtschaft in dezentraler Fabrik

    Digitale Kreislaufwirtschaft in dezentraler Fabrik

    Im Projekt ‚Panda‘ setzen die Beteiligten auf digitale Produktpässe und künstliche Intelligenz (KI), um Recycling und Demontage von Produkten effizienter zu machen.

    mehr lesen: Digitale Kreislaufwirtschaft in dezentraler Fabrik

  • Ein kurzer Blick auf CRA, EU-Maschinenverordnung und NIS-2

    Ein kurzer Blick auf CRA, EU-Maschinenverordnung und NIS-2

    Gezielte Cyberangriffe auf Anlagen und Maschinen sind längst Realität. Mit CRA, NIS2 und der neuen EU-Maschinenverordnung reagiert der Gesetzgeber nicht nur mit klaren Empfehlungen, sondern auch mit konkreten Meldepflichten, Vorgaben…

    mehr lesen: Ein kurzer Blick auf CRA, EU-Maschinenverordnung und NIS-2

  • Konferenz beleuchtet IT als ‚Architektin der Zukunft‘

    Konferenz beleuchtet IT als ‚Architektin der Zukunft‘

    Beim Strategiegipfel IT-Management, der am 14. und 15. April 2026 im Hotel Palace in Berlin stattfindet, diskutieren IT-Verantwortliche darüber, wie IT zu einem strategischen Enabler werden kann.

    mehr lesen: Konferenz beleuchtet IT als ‚Architektin der Zukunft‘

  • Vier absurde Geschichten aus der Welt der Cyberkriminalität

    Vier absurde Geschichten aus der Welt der Cyberkriminalität

    Von einem Ransomware-Angriff mit mehrfacher Verschlüsselung über Cyberkriminelle der Kategorie Erbsenzähler bis hin zu dreisten ‚Sicherheitsberichten‘ – Sophos X-Ops, das Incident-Response-Team des Cybersecurity-Spezialisten, blickt zurück auf skurrile Vorfälle der vergangenen…

    mehr lesen: Vier absurde Geschichten aus der Welt der Cyberkriminalität

  • Trovarit ruft Anwender zur Bewertung ihrer ERP-Software auf

    Trovarit ruft Anwender zur Bewertung ihrer ERP-Software auf

    Die Studie ERP in der Praxis startet in eine neue Runde. Seit mehr als zwei Jahrzehnten fordern die Analysten der Trovarit Anwender von ERP-Software im Zweijahresrhythmus dazu auf, ihrem eingesetzten…

    mehr lesen: Trovarit ruft Anwender zur Bewertung ihrer ERP-Software auf

  • Guido Schuette leitet Wago-Geschäftsbereich Automation

    Guido Schuette leitet Wago-Geschäftsbereich Automation

    Wago gibt bekannt, dass Guido Schuette (Bild) zum 1. April als Chief Business Officer (CBO) die Leitung des Geschäftsbereichs Automation übernimmt.

    mehr lesen: Guido Schuette leitet Wago-Geschäftsbereich Automation

  • IDTA und IDSA arbeiten zusammen

    IDTA und IDSA arbeiten zusammen

    Die Industrial Digital Twin Association (IDTA) und die International Data Spaces Association (IDSA) bündeln ihre Kompetenzen.

    mehr lesen: IDTA und IDSA arbeiten zusammen

  • Quantencomputing: Innovationen gewinnen an Dynamik

    Quantencomputing: Innovationen gewinnen an Dynamik

    Laut einer Analyse des Deutschen Patent- und Markenamts hat sich die Innovationstätigkeit auf dem Gebiet der Quantentechnologien in Deutschland in den vergangenen zehn Jahren nahezu versiebenfacht.

    mehr lesen: Quantencomputing: Innovationen gewinnen an Dynamik

  • Die MainDays in Berlin

    Die MainDays in Berlin

    Um Erfolgsfaktoren industrieller Instandhaltung geht es am 5. und 6. Mai auf den MainDays in Berlin.

    mehr lesen: Die MainDays in Berlin

  • Deutsche Gesellschaft für Robotik gegründet

    Deutsche Gesellschaft für Robotik gegründet

    Mit der Deutschen Gesellschaft für Robotik e.V. hat sich im März 2026 eine neue gemeinnützige Fachgesellschaft gegründet, die die Förderung von Wissenschaft, Forschung und Bildung im Bereich der Robotik zum…

    mehr lesen: Deutsche Gesellschaft für Robotik gegründet

  • Ein Lernzentrum für Roboter entsteht

    Ein Lernzentrum für Roboter entsteht

    Das Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI) der Technischen Universität München (TUM) und das Unternehmen Neura Robotics planen ein Forschungs- und Trainingszentrum für Robotik im wissenschaftlichen Bereich.

    mehr lesen: Ein Lernzentrum für Roboter entsteht