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Hyper-konnektive Multi-Agenten-Robotik für Industrie, Medizin und Gastronomie
Durch eine alternde Bevölkerung sowie Arbeits- und Fachkräftemangel drohen europäische Volkswirtschaften Produktivität einzubüßen. Eine Automatisierung mithilfe von Industrierobotern kann dagegen Produktivitätssprünge ermöglichen und dazu beitragen, unseren Wohlstand zu sichern. Auf dem Weg dorthin sind allerdings noch vielfältige Herausforderungen zu bewältigen. Heute ist beispielsweise die Programmierung von Robotern noch sehr kompliziert, da Automatisierungslinien ganzheitlich geplant und zentral gesteuert werden, wofür ein aufwändig installiertes Kommunikationsnetzwerk benötigt wird. In diesem Themengebiet besteht daher hoher Forschungsbedarf, um eine anpassungs- und wandlungsfähige Industrie zu schaffen, die mit sich zunehmend schneller verändernden Rahmenbedingungen umgehen kann.
Das übergeordnete Ziel der Forschenden im Projekt „Hyper-konnektive Multi-Agenten-Robotik für Industrie, Medizin und Gastronomie“ (Hydra-G) ist es, neueste echtzeitfähige Algorithmen zur Berechnung der Bewegungen in Anlagen mit mehreren Robotern zu entwickeln. Die Forschenden betrachten dabei insbesondere Maschinenparks, die über dezentrale, funkbasierte Kommunikationsnetzwerke wie etwa 5G verbunden sind. Dazu überträgt das Projektteam die aktuell zentral berechneten und ausgeführten Bewegungsalgorithmen auf dezentrale Rechenarchitekturen. Letztere sind via Funk verbunden und bilden, analog zu den verketteten Roboterbewegungen, ein eigenes Kommunikationsnetz. Die Forschenden entwerfen Algorithmen, um diese beiden Netzwerke zu verbinden und auf dieser Basis ein leistungsfähiges Gesamtsystem zu entwickeln. Dabei wird insbesondere untersucht, inwiefern die Bewegungsberechnungsaufgaben aufgeteilt und verteilt werden können. Hardwareseitig entwerfen und entwickeln die Projektbeteiligten ressourcen-schonende Zusatzgeräte für Roboter- und Maschinensteuerungen. Softwareseitig werden die entwickelten Algorithmen auf verschiedenen Hardwareausführungen implementiert, getestet und verglichen.
Durch die Projektarbeiten werden bestehende Steuerungsarchitekturen weiterentwickelt, damit Robotiksysteme künftig nicht mehr zentral berechnet, ausgeführt und überwacht werden müssen, sondern flexibel und aufwandsarm eingesetzt werden können. Damit leisten die Forschenden einen entscheidenden Beitrag zur Transformation der Wirtschaft in Richtung Industrie 4.0. Insgesamt stärkt das Projekt die technologische Souveränität des Industriestandorts Deutschland in einer hoch digitalisierten und hypervernetzten Welt.