Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB In der Fabrik der Zukunft ist die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ein wichtiger Gestaltungsgegenstand. Am Fraunhofer IOSB stehen zwei wegweisende Lösungen im Fokus: Cobots und KI-basierte Anomalieerkennung in der Qualitätssicherung (siehe unten).
Industrielle Mensch-Maschine-Interaktion
Die Interaktion mit technischen Anlagen und IKT-Systemen erfolgt heute weitestgehend mit Hilfe mehr oder weniger komplexen graphischen Benutzerschnittstellen. In den letzten Jahren sind viele Entwicklungen aus Desktop-, Mobile-und Web-Schnittstellen sowie neue Interaktionstechnologien wie Multi-Touch, Augmented- und Virtual-Reality in diese Benutzerschnittstellen integriert worden. Damit ergibt sich ein enormes Potenzial, die Gebrauchstauglichkeit der Maschinen zu steigern und dadurch die Produktionseffizienz weiter zu verbessern. Aktuelle Entwicklungen stellen Designer und Ingenieure jedoch vor zusätzliche inhaltliche Herausforderungen: Einerseits führt die Nutzung von „intelligenten“ Komponenten zu flexibleren und anpassungsfähigen Systemen, andererseits steigt aber auch deren technologische Komplexität. Diese Herausforderungen verschärfen sich durch die Einführung von sogenannten Cyber-Physischen Systemen, weil Menschen auch mit diesen Kleinstgeräten interagieren müssen. Eine zentrale Herausforderung zur Entwicklung von Benutzerschnittstellen es ist daher, die vom Nutzer wahrgenommene Komplexität zu reduzieren. Außerdem benötigen die Nutzer eigens auf ihren Anwendungsfall maßgeschneiderte und zielführende Ein- und Ausgabemethoden.
Neue Interaktionskonzepte und intuitive Mensch-Technik-Interaktion für industrielle Anwendungen sind darum besonders wichtig, um mit der zunehmenden Digitalisierung umzugehen. Am Fraunhofer IOSB liegt der Fokus auf der Entwicklung adaptiver Benutzerschnittstellen, mit denen dynamische Maschinen- und Prozessinformationen eindeutig und verständlich visualisiert werden. Dabei visualisieren wir relevante Informationen passgenau zugeschnitten auf unterschiedliche Benutzer, deren unterschiedliche Bedürfnisse und Kompetenzen, unterschiedliche Arbeitssituationen und Nutzungskontexte sowie unterschiedliche physische Umgebungen. Der Anwender und seine Aufgabe werden in den Mittelpunkt gestellt, der Mehraufwand zur Bedienung des technischen Systems wird reduziert. So ermöglichen wir eine möglichst hohe ‚User Experience‘. Zentrale Test- und Demonstrationsumgebungen sind unser Usability-Labor in Lemgo, das mit der SmartFactoryOWL verbunden ist, und die Karlsruher Forschungsfabrik.
Wegweisende Lösungen des Fraunhofer IOSB
Cobots mit KI-gestützter Mensch-Maschine-Interaktion
Der smarte Montagearbeitsplatz – visionäre Zusammenarbeit von Mensch und Maschine in der manuellen Montage
Cobots bieten eine persönliche Assistenz durch KI-gesteuerte Interaktion. Mit intelligenten KI-Methoden reagieren die Cobots auf Tätigkeiten der Mitarbeitenden in der Montage, die Interaktion erfolgt intuitiv durch Gesten und Sprache. Die Roboterarme agieren proaktiv und unterstützen in verschiedenen Montagephasen, um eine optimale Symbiose zwischen Mensch und Maschine zu erreichen.
KI-basierte Anomalieerkennung in der Produktion
Unser »Halodome« ergänzt diese Symbiose durch ein KI-System zur automatischen Anomalieerkennung an Bauteilen. Hier unterstützt die KI den Menschen dabei, Abweichungen zwischen fehlerfreien und defekten Bauteilen zu erkennen. Die intuitive Mensch-Maschine-Interaktion ermöglicht Mitarbeitenden die Überprüfung der Ergebnisse auf einem Touch-basierten Monitor oder direkt auf dem Bauteil. Durch interaktive Überprüfung und Anmerkungen können Experten das System nachtrainieren und dessen Erkennungsfähigkeiten verbessern. Eine kostenaufwendige Einlernphase entfällt, da das System bereits mit wenigen Trainingsbeispielen einsatzbereit ist.