15.05.2017
Thermisches Modell und optimale Zeitplanung des Warmwalzens

Projektschwerpunkte

• Modellierung der Abkühlung des Walzguts während des Warmwalzens
• Beobachterentwurf basierend auf Pyrometermessungen
• Optimierte Planung von Prozesszeiten

Beschreibung

Bei der Produktion von Grobblechen ist es von großer Bedeutung, die aktuelle Temperatur des Produkts zu kennen und durch angepasste Prozesszeiten genau einzustellen. Die Temperaturentwicklung ist entscheidend für den Produktionsprozess, weil viele mechanische Eigenschaften des Produkts, wie z.B. die Fließspannung, von der Temperatur abhängen. Außerdem werden die Mikrostruktur und damit wichtige Materialeigenschaften des Endprodukts von der Temperaturhistorie beeinflusst.

Während des Warmwalzens wirken sich die Prozessschritte auf die Temperatur des Walzgutes unterschiedlich aus: Einerseits kühlt die Walztafel an der Luft oder durch Kontakt mit Wasser und den Arbeitswalzen ab, andererseits führt die Deformation in den Walzstichen zu einer Erhöhung der Temperatur. Diese verschiedenen Effekte müssen von einem Temperaturmodell erfasst werden.

  08.05.2017
Zeit- und Reihenfolgeoptimierung für ein Grobblechwalzwerk mit Anwärmöfen im Chargenbetrieb

Projektschwerpunkte

• Mathematische Modellierung von Anwärmöfen im Chargenbetrieb
• Zeitoptimale Ansteuerung von Anwärmöfen
• Optimale Zeitplanung von Erwärm,- Walz,- und Manipulationsprozessen
• Reihenfolgeoptimierung für einen finiten Produktionshorizont

Beschreibung

In der Halbleiterindustrie kommen bei Sputter-Prozessen reine Metalle und spezielle Metalllegierungen als Sputter-Targets zum Einsatz. An diese Targets werden strenge Qualitätsanforderungen im Hinblick auf Form, Gefügestruktur und Reinheit gestellt, um eine entsprechend hochwertige Halbleiterfertigung zu garantieren. Die Herstellung von Sputter-Targets, insbesondere aus Werkstoffen mit hohen Schmelzpunkten (z.B. Molybdän), erfolgt dabei oft durch Sintern und anschließende Warmumformung. Beim Sintern wird Metallpulver in eine Form gepresst und erhitzt. Die so erhaltenen Sinterplatten werden in Öfen wiedererwärmt und an einem Walzgerüst zu Flachprodukten (Target-Platten) umgeformt.

Abbildung 1 zeigt eine Prinzipskizze der untersuchten Anlage. Die Anlage besteht aus mehreren Öfen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus, einem Rollgang mit Reversierwalzgerüst und einem Produktmanipulator. Der Manipulator ist für alle Transporte der Produkte zwischen den Öfen und dem Rollgang zuständig. Die Erwärmung der Platten in den Öfen nimmt um ein Vielfaches mehr Zeit in Anspruch als die einzelnen Walzstiche. Zusätzlich sind zwischen den Walzstichen oft Zwischenerwärmungen vorgesehen. Da heiße Produkte nicht zwischengelagert werden können, muss die Verfügbarkeit der benötigten Anlagenteile zum jeweiligen Zeitpunkt stets garantiert sein. Die Produktivität der Anlage ist daher stark von den Ofenliegezeiten, sowie von der zeitlichen Verzahnung der Prozessschritte an den einzelnen Anlagenteilen abhängig. Ziel dieses Projekts ist es, einerseits die Ofenliegezeiten zu minimieren, und andererseits die Produktreihenfolge und die Startzeitpunkte der einzelnen Prozessschritte so zu wählen, dass die Anlage maximalen Durchsatz erzielt.

Als Grundlage für die Optimierung der Ofenliegezeiten wird ein thermisches Modell zur Simulation der Produkt- und Ofentemperaturen entwickelt. Abbildung 2 zeigt seinen formalen Aufbau. Dieses Simulationsmodell ermöglicht es, vorab minimale Heizzeiten zu berechnen und die Produkttemperatur während der Erwärmung im laufenden Betrieb mitzuschätzen. Die Aufheizzeit eines Produktes hängt stark von seiner Strahlungsemissivität ab, welche jedoch Unsicherheiten unterworfen ist. Das entwickelte System erzielt eine gute A-priori-Schätzung der Emissivität eines Produktes, indem es die Erwärmvorgänge früher erwärmter ähnlicher Produkte analysiert. Zu diesem Zweck werden die Produkte zu Gruppen zusammengefasst und die mittlere Emissivität innerhalb jeder Gruppe im Zeitverlauf geschätzt. Zusätzlich dient das entwickelte Modell als Entwurfsgrundlage einer modellbasierten zeitoptimalen Ofensteuerungsstrategie.

Des Weiteren wird ein Software-Werkzeug entwickelt, welches eine Optimierung der Produktreihenfolge und der Prozesszeiten vornimmt. Das zugrundeliegende NP-schwere kombinatorische Optimierungsproblem (Flexible Job Shop Scheduling Problem) wird zur Lösung in einen Teil zur Bestimmung der Prozesszeiten bei bekannter Produktreihenfolge und einen Teil zur übergeordneten Optimierung der Produktreihenfolge aufgeteilt. Die optimalen Prozesszeiten werden mit einem eigens entwickelten rekursiven Algorithmus ermittelt. Zur Optimierung der Produktreihenfolge kommen heuristische Methoden zum Einsatz. Da das Software-Werkzeug in Form einer rollierenden Planung mit einem finiten Planungshorizont ausgeführt wird, kann auf unvorhergesehene Änderungen des Produktionsprogrammes rasch reagiert werden.

Ausgewählte Publikationen

• A. Aschauer, F. Roetzer, A. Steinboeck, and A. Kugi, Efficient scheduling of a stochastic no-wait job shop with controllable processing times, Expert Systems with Applications, vol. 162, p. 113879, 2020.
  [BibTex] [Download]

  @Article{Aschauer2020,
  author = {Aschauer, A. and Roetzer, F. and Steinboeck, A. and Kugi, A.},
  title = {Efficient scheduling of a stochastic no-wait job shop with controllable processing times},
  doi = {10.1016/j.eswa.2020.113879},
  pages = {113879},
  volume = {162},
  journal = {Expert Systems with Applications},
  month = {7},
  year = {2020},
  }

• F. Rötzer, A. Aschauer, L. Jadachowski, A. Steinboeck, and A. Kugi, Temperature Control for Induction Heating of Thin Strips, in Proceedings of the 21st IFAC World Congress, Berlin, Germany, 2020, p. 11968–11973.
  [BibTex]

  @InProceedings{Roetzer2020,
  author = {F. R\"otzer and A. Aschauer and L. Jadachowski and A. Steinboeck and A. Kugi},
  booktitle = {Proceedings of the 21st IFAC World Congress},
  title = {Temperature Control for Induction Heating of Thin Strips},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2020.12.722},
  note = {IFAC-PapersOnLine},
  number = {2},
  pages = {11968--11973},
  volume = {53},
  address = {Berlin, Germany},
  issn = {2405-8963},
  month = {06},
  year = {2020},
  }

• A. Aschauer, F. Roetzer, A. Steinboeck, and A. Kugi, Scheduling of a Flexible Job Shop with Multiple Constraints, in Proceedings of the 16th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing INCOM, Bergamo, Italy, 2018, pp. 1293-1298.
  [BibTex]

  @InProceedings{Aschauer2018,
  author = {Aschauer, A. and Roetzer, F. and Steinboeck, A. and Kugi, A.},
  title = {Scheduling of a Flexible Job Shop with Multiple Constraints},
  booktitle = {Proceedings of the 16th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing INCOM},
  year = {2018},
  volume = {51},
  number = {11},
  month = {6},
  pages = {1293-1298},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2018.08.354},
  address = {Bergamo, Italy},
  issn = {2405-8963},
  }

• F. Rötzer, A. Aschauer, A. Steinboeck, and A. Kugi, A Computationally Efficient 3D Mathematical Model of a Molybdenum Batch-Reheating Furnace, in Proceedings of the 9th Vienna International Conference on Mathematical Modelling (MATHMOD), Vienna, Austria, 2018, p. 819–824.
  [BibTex]

  @InProceedings{Roetzer2018,
  author = {R\"otzer, F. and Aschauer, A. and Steinboeck, A. and Kugi, A.},
  title = {A Computationally Efficient 3D Mathematical Model of a Molybdenum Batch-Reheating Furnace},
  booktitle = {Proceedings of the 9th Vienna International Conference on Mathematical Modelling (MATHMOD)},
  year = {2018},
  month = {2},
  pages = {819--824},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2018.04.015},
  address = {Vienna, Austria},
  }

• A. Aschauer, F. Roetzer, A. Steinboeck, and A. Kugi, An Efficient Algorithm for Scheduling a Flexible Job Shop with Blocking and No-Wait Constraints, in Proceedings of the 20th IFAC World Congress, Toulouse, France, 2017, pp. 12490-12495.
  [BibTex]

  @InProceedings{Aschauer17,
  author = {Aschauer, A. and Roetzer, F. and Steinboeck, A. and Kugi, A.},
  title = {An Efficient Algorithm for Scheduling a Flexible Job Shop with Blocking and No-Wait Constraints},
  booktitle = {Proceedings of the 20th IFAC World Congress},
  year = {2017},
  volume = {50},
  number = {1},
  month = {7},
  pages = {12490-12495},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2017.08.2056},
  address = {Toulouse, France},
  issn = {2405-8963},
  }

Anwendungsbereiche

• Walzwerksautomatisierung
• Industrieöfen
• Zeit- und Reihenfolgeoptimierung in Produktionsprozessen

Fördergeber

Diese Forschungsarbeiten sind Teil des EU-Projekts SemI40, welches durch das Programm ECSEL Joint Undertaking (Grant Agreement No. 692466) und durch das Programm „IKT der Zukunft“ (Projektnummer: 853343) des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) im Zeitraum von Mai 2016 bis April 2019 gefördert wird. Weiterführende Information zu IKT der Zukunft findet sich unter www.bmvit.gv.at/ikt.

 

  24.02.2017
Automatisierte Handhabung biegeschlaffer Materialien

Projektschwerpunkte

• Prototypischer Aufbau eines Handhabungssystems für das automatisierte Handling von formlabilen Halbzeugen
• Untersuchung und Bewertung verschiedener Greifertechnologien
• Mathematische Modellierung des Zug- und Biegeverhaltens biegeschlaffer Kohlefaser-Halbzeuge
• Kontrollierte Vorgabe der Faserzugspannungen der Handhabungsobjekte durch Positions- und Kraftregelung

Beschreibung

Waren Faserverbundwerkstoffe noch vor einigen Jahren ausschließlich „High-End“-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt vorbehalten, so weisen diese, aufgrund ihres enormen Leichtbaupotenzials, auch zunehmend in den Bereichen Automotive, Maschinen- und Anlagenbau, etc. ein starkes Wachstum auf. Für eine branchenübergreifende Nutzung von Faserverbunden müssen allerdings die erheblichen Mehrkosten gegenüber traditionellen Materialien reduziert und gleichzeitig die notwendige Prozesssicherheit gewährleistet werden. Werden die Faserverbunde heute noch weitgehend in manuellen bzw. teilautomatisierten Verfahren hergestellt, geht die Richtung in eine flexible, durchgängige Industrialisierung vorhandener Produktionsprozesse. Dabei stellt insbesondere das (kontur)flexible Aufnehmen der trockenen bzw. teilimprägnierten Halbzeuge vom Schneide- bzw. Ablagetisch und das anschließende kontrollierte Ablegen in gegebene Formwerkzeuge große Herausforderung an die automatisierte Handhabungstechnik dar.

Obwohl bereits zahlreiche Arbeiten zur theoretischen Beschreibung des Zug- und Biegeverhaltens von Kohlefaser-Halbzeugen vorliegen, finden diese aufgrund der Modellkomplexität kaum Anwendung in der automatisierten Handhabung. Nach Stand der Technik wird das Handling der Materialien (zumeist) rein steuerungstechnisch (Stichwort: Teach-In) umgesetzt, d.h. man verzichtet auf jegliches Modellwissen und Rückkopplung durch eine geeignete Sensorik.

Im Rahmen dieses Projekts wird prototypisch ein Handhabungssystem aufgebaut und das Potential der modernen modellbasierten Regelungstechnik für die Handhabung biegeschlaffer Materialien, wie sie die Halbzeuge darstellen, untersucht.

Als Handhabungsobjekte werden Gewebe- und Gelegestreifen unterschiedlicher Fadenzahl, Bindung, Dicke und mit unterschiedlichem Flächengewicht untersucht. Für den punktuellen Kraftschluss zwischen Handhabungsobjekt und Greifsystem werden verschiedene Greifer betrachtet und nach deren Eignung für bestimmte Gewebekategorien bewertet. Die Modellparameter der unterschiedlichen Materialien werden im Zuge von einfachen Tests identifiziert und auf Basis des Modells das Deformationsverhalten simuliert. Der Fokus bei der mathematischen Modellierung wird auf eine regelungstechnische Umsetzung gelegt, d.h. es gilt eine echtzeitfähige Vorhersage des Deformationsverhaltens über eine große Materialklasse zu finden. Darauf aufbauend werden geeignete Strategien zu Kraft- und Positionsregelung entworfen. Die kontrollierte Vorgabe der Faserzugspannung während dem Handling ermöglicht eine sichere Aufnahme, die Beibehaltung der geometrischen Bestimmtheit während der Handhabung (keine Faserverschiebungen) und ein faltenfreies, materialschonendes Ablegen in bzw. auf komplexen Formen.

Die Thematik beschränkt sich dabei nicht nur auf das Handling von Kohlefaser-Halbzeugen. Die erarbeiteten Konzepte sind übertragbar auf zahlreiche andere Fragestellungen, wie zum Beispiel dem automatisierten Aufkleben von großflächigen Folien, der Handhabung von Textilien, etc.

Videos

Ausgewählte Veröffentlichungen

• S. Flixeder, Force-Based Cooperative Manipulation of Highly Deformable Materials, A. Kugi and K. Schlacher, Eds., Aachen: Shaker Verlag, 2017, vol. 36.
  [BibTex]

  @Book{Flixeder17a,
  Title = {Force-Based Cooperative Manipulation of Highly Deformable Materials},
  Author = {Flixeder, S.},
  Editor = {A. Kugi and K. Schlacher},
  Publisher = {Shaker Verlag},
  Year = {2017},
  Address = {Aachen},
  Series = {Modellierung und Regelung komplexer dynamischer Systeme},
  Volume = {36},
  ISBN = {978-3-8440-5401-9},
  Organization = {Institute f{\"u}r Automatisierungs- und Regelungstechnik (TU Wien) und Regelungstechnik und Prozessautomatisierung (JKU Linz)},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, M. Böck, and A. Kugi, Model-Based Signal Processing for the Force Control of Biaxial Gantry Robots, in Proceedings of the 20th IFAC World Congress, Toulouse, France, 2017, p. 3208–3214.
  [BibTex]

  @InProceedings{Flixeder17,
  author = {Flixeder, S. and Gl\"uck, T. and B\"ock, M. and Kugi, A.},
  title = {Model-Based Signal Processing for the Force Control of Biaxial Gantry Robots},
  booktitle = {Proceedings of the 20th IFAC World Congress},
  year = {2017},
  volume = {50},
  number = {1},
  month = {7},
  pages = {3208--3214},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2017.08.439},
  address = {Toulouse, France},
  issn = {2405-8963},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, and A. Kugi, Force-based cooperative handling and lay-up of deformable materials: Mechatronic design, modeling, and control of a demonstrator, Mechatronics, vol. 47, p. 246–261, 2017.
  [BibTex]

  @Article{Flixeder16a,
  Title = {Force-based cooperative handling and lay-up of deformable materials: Mechatronic design, modeling, and control of a demonstrator},
  Author = {Flixeder, S. and Gl\"uck, T. and Kugi, A.},
  Journal = {Mechatronics},
  Pages = {246--261},
  Volume = {47},
  Year = {2017},
  Doi = {10.1016/j.mechatronics.2016.10.003},
  ISSN = {0957-4158},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, and A. Kugi, Modeling and Force Control for the Collaborative Manipulation of Deformable Strip-Like Materials, in Proceedings of the 7th IFAC Symposium on Mechatronic Systems & 15th Mechatronics Forum International Conference, Loughborough, UK, 2016, p. 95–102.
  [BibTex] [Download]

  @InProceedings{Flixeder16,
  author = {Flixeder, S. and Gl\"uck, T. and Kugi, A.},
  title = {Modeling and Force Control for the Collaborative Manipulation of Deformable Strip-Like Materials},
  booktitle = {Proceedings of the 7th IFAC Symposium on Mechatronic Systems \& 15th Mechatronics Forum International Conference},
  year = {2016},
  volume = {49},
  number = {21},
  month = {9},
  pages = {95--102},
  doi = {10.1016/j.ifacol.2016.10.518},
  address = {Loughborough, UK},
  issn = {2405-8963},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, M. Böck, R. Neumann, and A. Kugi, Kombinierte Pfad- und Nachgiebigkeitsregelung für ein Portalsystem mit experimenteller Validierung, in Tagungsband Mechatronik, Dortmund, Germany, 2015, p. 37–42.
  [BibTex] [Download]

  @InProceedings{Flixeder15,
  author = {Flixeder, S. and Gl\"uck, T. and B\"ock, M. and Neumann, R. and Kugi, A.},
  title = {{K}ombinierte {P}fad- und {N}achgiebigkeitsregelung f{\"u}r ein {P}ortalsystem mit experimenteller {V}alidierung},
  booktitle = {Tagungsband Mechatronik},
  year = {2015},
  month = {3},
  pages = {37--42},
  address = {Dortmund, Germany},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, M. Böck, and A. Kugi, Combined Path Following and Compliance Control with Application to a Biaxial Gantry Robot, in Proceedings of the IEEE Conference on Control Applications (CCA), Antibes, France, 2014, p. 796–801.
  [BibTex] [Download]

  @InProceedings{Flixeder14,
  author = {Flixeder, Stefan and Gl\"uck, Tobias and B\"ock, Martin and Kugi, Andreas},
  title = {Combined Path Following and Compliance Control with Application to a Biaxial Gantry Robot},
  booktitle = {Proceedings of the IEEE Conference on Control Applications (CCA)},
  year = {2014},
  month = {10},
  pages = {796--801},
  doi = {10.1109/CCA.2014.6981438},
  address = {Antibes, France},
  }

• S. Flixeder, T. Glück, M. Böck, and A. Kugi, Kombinierte Pfad- und Impedanzregelung für ein Portalsystem, in Tagungsband GMA-Fachausschuss 1.40 „Theoretische Verfahren der Regelungstechnik“, Anif/Salzburg, Austria, 2014, p. 128–154.
  [BibTex]

  @InProceedings{Flixeder14a,
  author = {Flixeder, S. and Gl\"uck, T. and B\"ock, M. and Kugi, A.},
  title = {Kombinierte {P}fad- und {I}mpedanzregelung f\"ur ein {P}ortalsystem},
  booktitle = {Tagungsband GMA-Fachausschuss 1.40 "Theoretische Verfahren der Regelungstechnik"},
  year = {2014},
  month = {9},
  pages = {128--154},
  address = {Anif/Salzburg, Austria},
  }

Anwendungsbereiche

• Luft- und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Maschinen- und Anlagenbau

Projektpartner und Förderung

• Festo AG & Co. KG

  08.06.2016
RALLI

Robotic Action-Language Learning through Interaction

Zukünftige soziale Roboter, die im Alltag eingesetzt werden sollen, benötigen die Fähigkeit, neue Aufgaben durch Beobachtung und Sprachinstruktionen zu meistern, insbesondere als nicht alle Umgebungsfaktoren und Eventualitäten vorimplementiert werden können. Daher beschäftigt sich RALLI mit dem Lernen neuer Aktionen in Verbindung mit entsprechenden sprachlichen Äußerungen. Durch die neu entwickelten Algorithmen, die auf entwicklungspsychologischen Studien zum Erwerb von Aktionsverben beruhen, soll der Roboter durch Beobachten und die Interpretation von menschlichen Aktionen deren grundlegende Aspekte, wie notwendige Bewegungstrajektorien und involvierte Objekte, identifizieren. Zeitgleich kann der Roboter die sprachliche Äußerung analysieren, die die Aktion beschreibt und deren syntaktische Elemente mit den semantischen Elementen der Aktions-Repräsentation verbinden. Dadurch ist der Roboter in der Lage über Verben und ihre Argumentstrukturen Aktionen zu lernen und umgekehrt.

 

Partner

• OFAI – Österreichisches Forschungsinstitut für Artificial Intelligence

Funding

• WWTF – Wiener Wisschenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds

  08.06.2016
ACROSSING

Advanced TeChnologies and PlatfoRm fOr Smarter ASsisted LivING

ACROSSING is an innovative research training network funded by the EU H2020 Marie Sklodowska-Curie Actions programme which aims to change the way millions of the older people in Europe live and maintain wellbeing. The project aims to make a critical contribution towards an open smart home technology infrastructure by interlinking disciplines from sensing technologies, context inferences and interaction and considering key principles of social impact, ethics, security and privacy.

Scientific target:

Develop technologies for smart-home based assisted living, including 4 specialised technology infrastructures, a shared experiment data repository and guidelines for smart home development based on best-practice demonstrators.

Training target:

Educate 15 ESRs in multi-disciplinary, transferable skills to become future research leaders in assisted living and create networks for future collaborations among partners.

Social target:

Increase European innovation capacity and competitiveness in smart home technology through the collaboration of industry and academia by integrating 4 ICT-driven application demonstrators as best-practice examples for the envisioned open SH technology infrastructure.

Partners

De Monfort University Leicester
Universität Passau
Austrian Institute of Technology
Noldus Information Technology
Philips
Ingeniería y Soluciones Informáticas (ISOIN)
CERTH – Centre for Research & Technology Hellas
Ulster University
Universidad Politécnica de Madrid (UPM)

Funding

Marie Sklodowska-Curie EU Framework for Research and Innovation Horizon 2020

  08.06.2016
RoboFit

Im Projekt RoboFit besuchen uns Klassen (von Vorschulalter bis Oberstufe), um einen Vortrag über Robotik zu hören, bei einem kurzen Workshop sich an Roboternavigation zu versuchen, und um eine Demo unserer Roboter Romeo oder Pepper zu sehen. Außerdem stellen wir unser Wissen und unsere Erfahrung mit dem von uns entwickelten Schräge Roboter Konzept sowie mit der Durchführung von Benutzerstudien im Bereich Mensch-Roboter Interaktion dem Projekt zur Verfügung und betreuen vorwissenschaftliche Arbeiten im Bereich Robotik.

 

Projektteam

Prof. Markus Vincze ist der Öffentlichkeit als Robotikforscher bekannt. Zuletzt sorgten er und sein Team für Schlagzeilen mit HOBBIT, einem Roboter, der älteren Menschen ermöglichen soll, länger in ihrer eigenen Wohnung zu bleiben. Öffentlichkeitsprojekte wie z.B. die „Lange Nacht der Roboter“ oder die Mitarbeit bei der Roboterausstellung im Technischen Museum Wien sind wichtig, um der von Science-Fiction inspirierten breiten Masse zu zeigen, wie die Robotik in real aussieht und mit welchen Arbeiten sich derzeitige Roboterexperten wirklich beschäftigen.

Dr. techn. Lara Lammer ist eine kritische Denkerin, die verschiedene Ideen generiert, um die Probleme des 21. Jahrhunderts zu adressieren, um dann Lösungen mit anderen kreativen Köpfen zu konzipieren. Sie ist Projekleiterin, Kommunikatorin und Wissenschaftlerin in den Bereichen Robotik und Bildungsrobotik an der Technischen Universität Wien. Ihre wissenschaftliche Arbeit fokussiert sich auf holistische Konzepte und systemisches Denken. Sie hat das Konzept Schräge Roboter entwickelt und in verschiedenen Workshops (von Kindergarten bis Universität) angewandt, um junge Menschen in die Robotik aus der Perspektive der Produktentwicklung einzuführen.

Julian Angel, PhD, ist Experte in Mensch-Roboter Interaktion und entwickelt im EU Projekt ER4STEM (Educational Robotics for Science, Technology, Engineering and Mathematics) ein Framework und eine Plattform um diverse europäische Aktivitäten in der Bildungsrobotik unter einem Dach zu vereinen.

Clara Haider, Matthias Hirschmanner, Clemens Korner, Anvesh Nookala und Tobias Wolfmayr sind studentische Mitarbeiter, die das Projekt bei den Schulbesuchen, Workshops und Demos tatkräftig unterstützen.

Funding

FFG – Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft

  08.06.2015
AssistMe

AssistMe develops and evaluates during a user-centered multistage process innovative means of interaction for programming and usage of a robot-based assistive system.

Central topic is the integration of users in the concept development where the interaction paradigms are defined as well as in the evaluation stage of the developed technology. AssistMe examines the applicability of haptic (force feedback) interaction technology with means of machine vision respectively with methods from the field of spatial augmented reality. Together with two industrial companies universal applicability of the developed methodologeis will be evaluated in two entirely different application scenarios. One field of application is the assembly of automotive comustion engines while the other UseCase treats the machining (polishing) of casting modls.

Partners

Profactor (coordinator)
BMW Motoren GmbH
GPN GmbH

Funding

FFG – 7. Ausschreibung Produktion der Zukunft nat. Projekte

  08.06.2015
ALOOF

Autonomous Learning of the Meaning of Objects

ALOOF wird es Robotern ermöglichen, die Bedeutung von Objekten zu erlernen, die sie noch nie zuvor gesehen haben. Dabei wird das stetig wachsende Wissen aus den Erfahrungen des Roboters und des Webs in einer für situierte Umgebungen geeigneten Wissensrepräsentation nutzbar gemacht. Durch gezielte Suche im Web werden Roboter lernen, welche spezifischen Eigenschaften Objekte haben, oder an welchen Orten man diese üblicherweise finden kann. Um dies zu ermöglichen brauchen Roboter einen Mechanismus, der es Ihnen ermöglicht, Wissen aus Erfahrung und Wissen aus dem Web zu fusionieren.

Das Ziel von ALOOF ist es, die Möglichkeiten autonomer Systeme zu erweitern, um deren Betrieb in stetig veränderlichen, dynamischen Umgebungen zu verbessern, indem diese kontinuierlich lernen, ihr Wissen über die Bedeutung von Objekten mithilfe von Internet Ressourcen zu erweitern.

Der Fokus in ALOOF ist hierbei explizit auf Objekte gerichtet und die damit auftretenden Wissenslücken, die ein Service-Roboter im Betrieb schließen muss.

Der grundlegende Beitrag von ALOOF ist es, Robotern zu ermöglichen, Repräsentationen ihrer situierten Erfahrung und jene im Web optimal zu kombinieren.

Partner

• University of Rome La Sapienza, Department of Computer, Control and Management Engineering “Antonio Ruberti”
• ALCOR – Vision, Perception and Learning Robotics Lab
  Rome, Italy
  Prof. Barbara Caputo
• School of Computer Science, University of Birmingham, Birmingham, United Kingdom
  Dr. Nick Hawes
• INRIA Sophia Antipolis, Wimmics Team, France
  Sophia Antipolis
  Dr. Fabien Gandon
• Technische Universität Wien
  Vienna, Austria
  Prof. Markus Vincze

Funding

Chist-era, FWF

  08.06.2015
ER4STEM

Educational Robotics for STEM

Many children lose their natural curiosity for how things function and interrelate to each other along the way into their lives as young adults. The Educational Robotics for STEM (ER4STEM) project aims to turn curious young children into young adults passionate about science and technology with a hands-on use case: robotics. The domain of robotics represents a multidisciplinary and highly innovative field encompassing physics, maths, informatics and even industrial design as well as social sciences. Moreover, due to various application domains, teamwork, creativity and entrepreneurial skills are required for the design, programming and innovative exploitation of robots and robotic services. Children are fascinated by such autonomous machines. This fascination and the variety of fields and topics covered make robotics a powerful idea to engage with. Young girls as well as boys can easily connect robots to their personal interests and share their ideas through these tangible artefacts.

ER4STEM will refine, unify and enhance current European approaches to STEM education through robotics in one open operational and conceptual framework. The concept is founded on three important pillars of constructionism: 1. engaging with powerful ideas, 2. building on personal interests, and 3. learning through making (or presenting ideas with tangible artefacts). The ER4STEM framework will coherently offer students aged 7 to 18 as well as their educators different perspectives and approaches to find their interests and strengths in robotics to pursue STEM careers through robotics and semi-autonomous smart devices. At the same time students will learn about technology (e.g. circuits), about a domain (e.g. math) and acquire skills (e.g. collaborating, coding). Innovative approaches will be developed to achieve an integrated and consistent concept that picks children up at different ages, beginning in primary school and accompany them until graduation from secondary school.

Partners

• European Software Institute Center Eastern Europe
• Practical Robotics Institute Austria
• University of Athens Educational Technology Lab
• AcrossLimits
• Cardiff University School of Social Science
• Certicon

Funding

• EU H2020-SEAC-2014-1

  29.03.2015
FLOBOT

Washing Robot for Professional Users

Supermarkets, as well as other industrial, commercial, civil and service premises such as Airports, Trade fairs, Hospitals, Sport courts have huge floor surfaces to be cleaned daily and during the day. These activities are time demanding in terms of human repetitive activities. They take place at various times, often with a tight schedule depending on the kind of premise and available time slots as well as organisational issues of the tenant of the premise; often the personnel have to be present on standby on the premises to be cleaned. Additionally, cleaning services often have problems related to workers’ health and ergonomics. The economic viability of the companies commonly relies on low wages and low-skills personnel. Therefore the floor washing activities are best suited for robotisation.

Currently, it does not exist a robot that satisfies the requirements of the professional users and cleaning services companies in terms of both cleaning performance and in terms of cost. The robotised floor washing tasks are demanding under many aspects: autonomy of operation, precision of the navigation, safety with regards to humans and goods, interaction with the personnel, easy set-up of path and tasks sequences without complex reprogramming.

FLOBOT addresses these problems integrating existing research results into a professional floor washing robot platform for wide area industrial, civil and commercial premises. The result will be a TRL-8 prototype, tested in a real operating environment. The project derives requirements from professional users and implements case validations in four kinds of premises.

The FLOBOT will be a professional robot scrubber with suction to dry the floor. The system consists of a mobile platform (robot) and of a docking station. It includes software modules for human tracking for safety, floor cleaning intelligence, navigation and mapping, mission programming and connection to the data management ERP of the users.

Funding

• Horizon 2020 Programme (H2020-ICT-2014-1, Grant agreement no: 645376).