Um den Prozess der Digitalisierung aktiv zu gestalten und die Chancen der digitalen Transformation in Bayern zu nutzen, hat die Bayerische Staatsregierung die Zukunftsstrategie BAYERN DIGITAL entwickelt.Das Zentrum Digitalisierung.Bayern (ZD.B) ist ein Kernelement dieser Strategie. Mit dem ZD.B wurde eine bayernweite Forschungs-, Kooperations- und Gründungsplattform geschaffen. Im Rahmen des ZD.B, werden verschiedene Maßnahmen gefördert. Eine dieser Maßnahme ist die Einrichtung von Innovationslaboren für Studierende an staatlichen Universitäten und Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Bayern (weitere Informationen).

Das studentische Innovationslabor für "Kollaborative Robotik" an der Universität Augsburg ist eines der zehn vom Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) im Rahmen des Zentrum Digitalisierung.Bayern geförderten Labore, in welchen die Studierenden unter Anwendung von agilen Software- und Systementwicklungsmethoden in Gruppenarbeit innovative Prototypen im Bereich Digitalisierung entwickeln.

Die Ideen für die Projekte stammen dabei aus unterschiedlichen Quellen (z.B. aus Unternehmen, von den beteiligte Studierenden oder aus der Themenplattformen des ZD.B).

Das studentische Innovationslabor für "Kollaborative Robotik" am Institut für Software & Systems Engineering addressiert einen neuen und wichtigen Zukunftsmarkt für Bayern. Durch die Bereitsstellung hochmoderner technischer Infrastruktur (d.h. kollaborative Roboter, Greifer, Roboterhände und Sensorsysteme) sowie einem fachspezifischen Coaching sind die Studierenden des Innovationslabors in der Lage neuartige Applikationen im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration zu entwicklen.

Für das Innovationslabor sind drei Studienmodule vorgesehen, die schematisch in der folgenden Grafik dargestellt sind und ab dem Wintersemester 2017/2018 starten.

Das Basismodul des Innovationslabors ist das Praktikum Kollaborative Robotik, das aus einer theoretischen Begleitveranstaltung (2 SWS) und einem hohen praktischen Anteil (4 SWS) zur Umsetzung der Projektideen besteht. Die Begleitveranstaltung ist vor allem dafür da, die theoretischen Grundlagen der Robotik, der Mensch-Roboter-Interaktion, des Machine Learnings und der Kognition zu vermitteln. Ergänzt werden diese Inhalte durch eine Einführung in die (objektorientierte) Roboterprogrammierung sowie die agile Softwareentwicklung und Projektmanagement. Diese Inhalte werden in Form von Blockveranstaltungen am Beginn eines Semesters vermittelt, so dass sich die Studierenden im Anschluss auf die Umsetzung der Projektidee konzentrieren können.

Durch die Verwendung realer Geräte als begrenzende Ressourcen ist die Veranstaltung für max. bis zu 20 Studierende konzipiert. Unterstützt werden die Studierenden bei der praktischen Umsetzung durch den Coach und Tutoren.

Aufbauend auf dem Praktikum kann eine gemeinsame Vertiefung in dem Projektmodul Kollaborative Robotik stattfinden. Hierbei können bis zu 5 Studierende gemeinsam eine im Basispraktikum umgesetzte Idee weiterentwickeln bzw. optimieren. Eine theoretische Begleitveranstaltung ist hierbei nicht vorgesehen, so dass der Fokus vollständig auf der praktischen Umsetzung und der Dokumentation der Ergebnisse liegen kann. Dadurch besteht für die Studierenden die Möglichkeit, die Umsetzungstiefe und -reife ihrer Ideen zu verbessern. Unterstützt werden die Studierenden ebenfalls wieder durch den Coach und Tutoren.

Ergänzend besteht auch die Möglichkeit das Innovationslabor für Masterarbeiten zu nutzen. Dabei können ausgewählte Aspekte bereits zuvor umgesetzter Projektideen wissenschaftlich vertiefet werden oder weitere von Unternehmen eingebrachte Problemstellungen individuell erforscht und bearbeitet werden.

Das Innovationslabor und die oben genannten Module stehen Studierenden der konsekutiven Master-Studiengänge „Informatik“, „Informatik und Multimedia“ und „Ingenieurinformatik“ sowohl im Winter- als auch im Sommersemester offen. Durch sich ergänzende Kompetenzen der Studierenden können komplexe und vielschichtige Projektideen der kollaborativen Robotik umgesetzt werden.

Weitere Informationen finden Sie in Digicampus.

Hier finden Sie eine Übersicht der Projekte des studentischen Innovationslabors:

Sommersemester 2018

Assistenzrobotik in Pflegeheimen

Modul "Kollaborative Robotik" in Zusammenarbeit mit der C&S GmbH

Bedingt durch den demographischen Wandel und den zunehmenden Fachkräftemangel im Bereich der Pflege, wird aktuell zunehmend an Robotersystemen geforscht, welche die Arbeit der Pflegekräfte erleichtern, sowie komplementäre Aufgaben erfüllen sollen. Als langjähriger Dienstleister für Software im Bereich der Pflege interessiert sich auch die Firma C&S für den Einsatz solcher neuartigen Robotersysteme in Pflegeheimen, sowie im häuslichen Umfeld. Im Innovationslabor für Kollaborative Robotik an der Universität Augsburg sollen Studenten in enger Zusammenarbeit mit dem Innovationspartner des Sommersemesters 2018 neuartige Interaktionskonzepte erarbeiten und in einer prototypischen Implementierung auf ihre Einsatzfähigkeit prüfen. Ausgangspunkt ist das vorgegebene Anwendungsszenario in dem eine Person zu einem bestimmten Raum geführt werden soll. Hiervon ausgehend werden in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden C&S, sowie Interessenten aus dem Bereich der Pflege, weitere Use-Cases identifiziert und konzipiert. Das vorgegebene Szenario hat den Vorteil, dass es einfach in den Räumlichkeiten der Universität erprobt und angewendet werden kann, sowie ferner eine für die Studenten eindeutig greifbare Anwendung darstellt. Die identifizierten Anwendungsfälle sollen jeweils in Form von unabhängigen Fähigkeiten implementiert werden, welche mit Hilfe von Parametersätzen einfach an andere Umgebungen angepasst werden können. Dies erleichtert den Umzug des Assistenzroboters aus dem Universitätsgebäude in das Pflegeheim, indem lediglich andere Karten und Parameter geladen werden müssen, während die Implementierung der konkreten Fähigkeiten unverändert bleibt.

Wintersemester 2017/18

Visualisierung einer Roboterzelle mit Mixed-Reality

Bachelorarbeit in Zusammenarbeit mit der Xitaso GmbH

Dieses Projekt zeigt auf, ob und inwieweit Mixed-Reality (MR) in der Mensch-Roboter-Kollaboration Verwendung finden kann. In diesem Zusammenhang wurde eine Holo-Lens der Fa. Microsoft genutzt, um eine Roboterzelle zu visualisieren. Für diese MR-Brille wurde eine Anwendung erstellt, um verschiedene Szenarien zu analysieren. Dadurch können wichtige Erkenntnisse gesammelt werden bzgl. der Stärken bzw. Schwächen von Mixed-Reality - und insbesondere auch der HoloLens - für den Anwendungsbereich der Robotik.

Roboter ärgere dich nicht

Modul "Kollaborative Robotik" in Zusammenarbeit mit der KUKA AG

Als Anwendung wurde in Zusammenarbeit mit der KUKA AG das Spiel „Mensch ärger dich nicht“ ausgewählt. Dabei soll eine Partie zwischen einem Roboter und einem oder mehreren Menschen ausgetragen werden. Die Entwicklung dieser Anwendung erfordert einerseits die Beachtung aktueller Sicherheitsnormen (ISO TS 15066, DIN EN ISO 10218-2) in Bezug auf maximale Geschwindigkeiten, maximale Kräfte und die Auswertung sicherheitsgerichteter Sensorik zum Schutz von Menschen im Arbeitsbereich des Roboters. Zum anderen müssen neuartige Interaktionsmechanismen entworfen werden, um ein immersives und ansprechendes Spielerlebnis für den Benutzer zu erzeugen. Von großer Bedeutung hierbei sind erwartungskonforme und angenehme Bewegungen des Roboters, welche andererseits aber auch eine gewisse „Emotionalität“ als Reaktion auf das aktuelle Spielgeschehen ausdrücken sollen. Diese Interaktion soll auch durch die Anzeige eines Avatars unterstützt werden, dessen konkrete Gestaltung den Studierenden überlassen werden soll um eine mögliche Einflussnahme auf die Gestaltung durch Vorgabe konkreter Beispiele oder Anweisungen auszuschließen.