Herausforderungen und Chancen
Robotik und Automatisierung sind essenzielle Schlüsseltechnologien, die entscheidend zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit und des Wohlstands in Deutschland und Europa beitragen. In diesem Kontext spielt die Künstliche Intelligenz (KI) eine zentrale Rolle: Sie treibt technologische Fortschritte voran, die sowohl unsere internationale Wettbewerbsfähigkeit als auch Exporterfolge maßgeblich unterstützen. Zudem bildet KI die Grundlage für die Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle. Die Herausforderungen des Arbeitsmarktes, insbesondere der Fachkräftemangel, können ebenfalls adressiert werden. Dies erfordert eine umfassende Automatisierung unserer Produktions- und Logistikprozesse, um den zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden. Die Integration von KI in diese Prozesse verspricht nicht nur Effizienzgewinne, sondern auch eine nachhaltige Steigerung der Produktivität, was für den Erhalt und die Stärkung der deutschen und europäischen Industrie von großer Bedeutung ist.

Während beispielsweise das Erkennen und die Handhabung bekannter Objekte mit klassischen Methoden der Bildverarbeitung und Roboterprogrammierung gut gelöst werden können, gestaltet sich der Umgang mit unbekannten Objekten nach wie vor herausfordernd. Auch der Einsatz von Robotern in unstrukturierten Umgebungen ist bislang nur eingeschränkt möglich. Die Integration von KI ermöglicht es jedoch, die Form, Position und Materialeigenschaften unbekannter Objekte einzuschätzen. Dadurch lassen sich präzise Greifvorgänge realisieren und Objekte unterschiedlicher Größe, Form und Konsistenz sicher handhaben. KI-gestützte Bildverarbeitungstechniken erlauben es Robotern, visuelle Daten in Echtzeit zu analysieren und darauf zu reagieren, was ihre Anpassungsfähigkeit an wechselnde Umgebungen erheblich verbessert. Zusätzlich optimieren KI-basierte Algorithmen die Lernfähigkeit von Robotern, indem sie aus früheren Greifversuchen lernen und ihre Strategien kontinuierlich anpassen. Dies macht sie deutlich effizienter und zuverlässiger im Betrieb. Darüber hinaus können große Sprachmodelle (Large Language Models) die Fähigkeiten von Robotern erheblich erweitern. Sie ermöglichen eine natürlichere sowie effektivere Interaktion zwischen Mensch und Maschine, was neue Ansätze zur effizienten Inbetriebnahme und Anpassung robotischer Lösungen eröffnet.

Daten- und Dienste-Ökosysteme
Die wachsende Bedeutung von KI und deren weitreichende Integration in die Robotik erfordert auch einen flexiblen Umgang mit vielfältigen Daten und komplexen Softwarebausteinen – insbesondere über den gesamten Lebenszyklus robotischer Systeme hinweg. Dies bedeutet auch, dass wir eine neue Form der Einbettung robotischer Systeme und deren Entwicklungswerkzeugen benötigen – ein operationales Framework, über den ganzen Lebenszyklus hinweg, von der Entwicklung bis hin zum Produktionsalltag. Dezentral organisierte Daten- und Dienste-Ökosysteme stellen hierfür einen geeigneten Rahmen dar. Zudem ermöglichen sie es auch, dass ganzheitliche Geschäftsmodelle gedacht und umgesetzt werden können.

Ziel
RoX adressiert daher sowohl die Integration von KI in robotische Systeme als auch die Nutzbarmachung von KI für robotergestützte Applikationen und zielt auf die Umsetzung von Daten-/Dienste-Ökosystemen in diesem Kontext. Hierüber ist das Projekt auch mit weiteren nationalen und europäischen Initiativen vernetzt, wie z.B. mit der Initiative Manufacturing-X, die ein internationales, interoperables Datenökosystem aufspannen möchte, um digitale Innovationen für mehr Resilienz, Nachhaltigkeit und Wettbewerbsstärke in praxisrelevanten Anwendungen zu ermöglichen.

Konkretes Ziel von RoX ist es, ein dezentral organisiertes Daten- und Dienste-Ökosystem zu konzeptionieren und exemplarisch umzusetzen. Dieses unterstützt die Entwicklung fortschrittlicher robotischer Systeme, die sich stark auf KI stützen und über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg effizient an sich ändernde Rahmenbedingungen angepasst werden können. Darüber hinaus ermöglicht das RoX-Ökosystem eine umfängliche sowie wertschöpfende Kooperation und Kollaboration aller relevanten Akteure. Hierfür sind Datenräume innerhalb digitaler Ökosysteme ein wichtiger Baustein, da durch sie synergetisch, sicher und skalierbar Daten genutzt werden können, um z.B. mit Hilfe von KI und entsprechenden Werkzeugen bestehende Robotersysteme und Komponenten auf ein neues Qualitäts- oder Effizienz-Level zu heben.

RoX wird auf Multi-Provider Cloud-Edge Infrastrukturen zurückgreifen und ein hohes Maß an technologischer und datenbezogener Souveränität ermöglichen – dies schließt insbesondere den Schutz sensibler und IP-behafteter Daten mit ein. Zudem werden auch Aspekte der Nachhaltigkeit adressiert, wie z.B. die effiziente Verarbeitung großer Datenmengen sowie eine insgesamt energieeffiziente Umsetzung des Ökosystems. Hierzu etabliert das Projekt RoX eine enge Zusammenarbeit mit verschiedenen europäischen Projekten aus dem IPCEI-CIS-Kontext: Kern dieser Initiative ist die IPCEI Cloud, welche von mehr als 100 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus 12 EU-Mitgliedstaaten vorangetrieben wird.