Forschung am VAL

FlexibleDrones

Rekonfigurierbare autonome Indoor-Flugroboter für den kollaborativen Einsatz in einer wandlungsfähigen Fabrik

In der industriellen Praxis werden schwer vorhersehbare und nur kurzfristig zu planende Logistikprozesse aktuell von Mitarbeitenden ausgeführt. Das Projekt flexibleDrones untersucht, wie das Potential autonomer Indoor-Flugroboter zur Optimierung bestehender Intralogistikprozesse genutzt werden kann. Dabei werden insbesondere folgende Defizite kommerziell erhältlicher Flugroboter behandelt: begrenzte Akkulaufzeit, starke Zweckgebundenheit für eine dedizierte Anwendung, ungeklärte Sicherheitsaspekte beim Einsatz auf begrenztem Raum in unmittelbarer Nähe von Menschen.

Gefördert durch die Baden-Württemberg Stiftung gGmbH

Projektlaufzeit: 04/2023 - 03/2026

 

KIARA

KI- und AR-basierte Assistenzplattform für die Montageunterstützung

Die Montageprozesse im Sondermaschinenbau werden durch die Komplexität sowie Individualität der Anlagen zumeist manuell durchgeführt und können nur bedingt automatisiert werden. Das für die Montageprozesse notwendige hohe technische Knowhow führt in Verbindung mit dem begrenzten Handlungsspielraum im Kontext des Fachkräftemangels zu geringer Resilienz hinsichtlich Mitarbeiterausfällen, hohen Aufwänden für Qualitätssicherungs- und Dokumentationsmaßnahmen und begrenzten kurzfristigen Skalierungsmöglichkeiten. Mit dem Projektvorhaben sollen diese Hemmnisse mit einem neuartigen Assistenzkonzept überwunden werden, das den Anwender bei der manuellen Montage komplexer Baugruppen mittels Augmented Reality-Endgeräten (z.B. Datenbrillen) durch Inhalte wie 3D-Modelle und Handlungsanweisungen im realen Arbeitsumfeld unterstützt und das eine auf die technische Fachsprache adaptierte KI-basierte Sprachinteraktion bietet.

Gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg

Projektlaufzeit: 01/2023 - 12/2024
Förderkennzeichen: BW1_3011/02
Projektpartner: topex GmbH

 

FH-Personal

Schwerpunkt 5: Digitaler Zwilling

Der Schwerpunkt `Digital Twin´ etabliert mit der Einrichtung einer Promotions- und einer PostDoc-Stelle im Rahmen des FH-Personal Vorhabens ein Forschungsgebiet an der Hochschule Esslingen, das wissenschaftliche Fragestellungen im Themenkomplex von Digitalen Zwillingen industrieller Anlagen und immersiven Visualisierungsmethoden der Mixed Reality (z.B. Augmented Reality und Virtual Reality) sowie modernen Technologien zur intuitiven Mensch-Technik-Interaktion (z.B. Gesten- oder Sprachsteuerung) fokussiert. Die wissenschaftlichen Arbeiten in diesem Schwerpunkt befassen sich u.a. mit folgenden Forschungsfragen:
Wie können multimodale Mensch-Modell-Interaktionen in Mixed-Reality-Umgebungen am Beispiel der industriellen Fertigung intuitiv und immersiv integriert werden?
Wie können Positionierungsfehler bei der Visualisierung der Digitalen Zwillinge in eine reale Umgebung im Kontext einer Mixed-Reality-in-the-Loop Simulationen reduziert werden, die durch Abtast- und Latenzvorgänge zwischen industriellen Steuerungen und Mixed Reality-Endgeräten entstehen?
Die Untersuchung dieser Forschungsfragen bildet die notwendige Grundlage für Anwendungspotentiale im Maschinen- und Anlagenbau zum Beispiel im Bereich der immersiven virtuellen Inbetriebnahme von Steuerungssystemen oder der Mitarbeiterqualifizierung. Die Forschungsergebnisse werden kontinuierlich mit Praxispartnern evaluiert sowie in Lehrmodule der Hochschule Esslingen einfließen.

Gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg

Projektlaufzeit: 07/2021 - 03/2027
Projektpartner:

Universität Stuttgart

Transferplattform Baden Württemberg (TPBW)

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

Homepage FH Personal HS Esslingen


 

MOHMI

Modulares und mobiles HMI-System mit digitalen Mehrwertdiensten für die Planung, Qualifizierung und den Betrieb von Reinräumen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen mobilen und modularen HMI-Systems (Human-Machine-Interface) für Reinräume. Basierend auf einem Digitalen Zwilling der Reinraumumgebung sollen Mehrwertdienste zur Steigerung der Prozesssicherheit und Ressourceneffizienz umgesetzt werden. Die mit Hilfe eines geeigneten Lokalisierungssystems ermittelte Position der realen HMI dient gemeinsam mit weiteren Sensordaten als Grundlage für das digitale Abbild der realen HMI im Digitalen Zwilling der Reinraumumgebung.

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Projektlaufzeit: 01/2021 - 04/2023
Projektpartner: Systec & Solutions GmbH

 

accelerateKI

Servicebasierte KI-Konfigurationsunterstützung als Accelerator für KI-Anwendungen in KMUs

Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) bieten für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) große Potentiale und werden in Zukunft zur nachhaltigen Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts Deutschland beitragen. Als Herausforderungen beim KI-Einsatz im Mittelstand lassen sich aktuell die Konfiguration bestehender KI-Algorithmen oder auch die mangelnde Wiederverwendbarkeit identifizieren. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll die Anwendbarkeit von KI-Algorithmen durch eine servicebasierte KI-Konfigurationsunterstützung erhöht und damit die Hemmschwelle beim Einsatz in KMU systematisch gesenkt werden.

Gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg

Projektlaufzeit: 11/2020 - 10/2023
Projektpartner:

topex GmbH

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Hochschule Aalen, Critalog GmbH

Hochschule Reutlingen, AX Semantics GmbH

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

Homepage accelerateKI


 

MRiLS

Hybrides Interaktionskonzept für Schulungen mittels Mixed Reality in the Loop Simulation

Das Virtual Automation Lab (VAL) der Hochschule Esslingen erforscht in dem Verbundprojekt ein Schulungskonzept für technische Fachkräfte, bei dem Methoden der virtuellen und erweiterten Realität eingesetzt werden. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt ist im Februar 2020 gestartet. Mit der öffentlichen Förderung und den Beiträgen der Industriepartner hat das Verbundprojekt ein Projektvolumen von insgesamt 1,83 Millionen Euro.

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektlaufzeit: 02/2020 - 07/2023
Förderkennzeichen: 16SV8348
Projektpartner:

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Ingenieurbüro Roth GmbH & Co. KG

Universität Stuttgart - Institut der Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW)

Otto-Friedrich-Universität Bamberg - Professur für Erwachsenenbildung und Weiterbildung

Max-Eyth-Schule Kirchheim unter Teck

Friedrich-Ebert-Schule Esslingen

Philipp-Matthäus-Hahn-Schule Nürtingen

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

Homepage MRiLS


 

TPBW - Phase 2

Projekt Transferplattform BW Industrie 4.0/Künstliche Intelligenz

Die TPBW-Aktivitäten werden konsequent an den zukünftigen Bedürfnissen des Marktes ausgerichtet. Deshalb wurde die künstliche Intelligenz zur Weiterentwicklung der Produkte mittelständischer Unternehmen als einer der Schwerpunkte in der zweiten Förderphase hinzu genommen.
Durch diese Erweiterung des Spektrums der TPBW partizipiert nicht nur die Industrie in erheblichem Maße, sondern auch die Hochschulen und die berufsbildungsnahen Einrichtungen; hier werden die zukünftigen Fachkräfte und Entwickler-Generationen ausgebildet, die unsere Wirtschaft dringend benötigt.

Die Transferplattform BW Industrie 4.0 ist eine Verbundinitiative der Hochschulen Aalen, Esslingen und Reutlingen sowie der Steinbeis-Stiftung, gefördert durch das  Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau des Landes Baden-Württemberg.

Projektlaufzeit: 07/2020 - 12/2022

Projektpartner:

 

Hochschule Aalen

Hochschule Reutlingen

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

siehe auch Transfer

Homepage TBPW I40


 

TPBW - Phase 1

Projekt Transferplattform BW Industrie 4.0

Die Transferplattform Baden-Württemberg Industrie 4.0 (TPBW I4.0) haben die Hochschulen Aalen, Esslingen und Reutlingen in Zusammenarbeit mit der Steinbeis-Stiftung mit finanzieller Unterstützung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg im Jahr 2017 gegründet. Die TPBW I4.0 hilft insbesondere den kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) in Baden-Württemberg, die Chancen im Bereich der digitalen Vernetzung und der intelligenten Produktion besser zu nutzen.

Projektlaufzeit: 01/2017 - 06/2020

Projektpartner:

 

Hochschule Aalen

Hochschule Reutlingen

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

siehe auch Transfer

Homepage TBPW I40


 

PROMISE 4.0

Kooperatives Promotionskolleg

An der Fakultät Maschinen und Systeme werden Doktorarbeiten zu dem Themengebiet „Smart Factory Data und Simulation“ im Kontext Industrie 4.0 am Virtual Automation Lab (VAL) betreut. Die Doktorarbeiten finden im Rahmen des kooperativen Promotionskollegs PROMISE 4.0 statt. 

Gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg

Projektlaufzeit: 03/2016 - 12/2020
Projektpartner:

Universität Stuttgart

Hochschule Aalen

Hochschule Heilbronn

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

Promotionskolleg PROMISE 4.0


 

Methode zur Bahnplanung für den sicheren Einsatz autonomer kollaborativer Indoor-Flugroboter im dynamischen Umfeld einer wandlungsfähigen Fabrik in unmittelbarer Nähe von Menschen

Für den Einsatz von autonomen Flugrobotern in industriellen Indoor-Anwendungen spielt das Thema Funktionale Sicherheit eine zentrale Rolle. Der Betrieb von autonomen Flugrobotern birgt für Menschen in unmittelbarer Nähe ein hohes Gefahrenpotential, insbesondere in engen Innenräumen. Dieses Promotionsvorhaben soll durch eine anwendungsoptimierte Bahnplanungsmethode einen Beitrag dazu leisten, den Einsatz von Flugrobotern sicherer und damit praxistauglicher zu gestalten. Der Fokus liegt dabei auf einer sicherheitsorientierten, kollaborativen Implementierung der Bahnplanungsmethode, die den Schutz des Menschen an erste Stelle stellt.

Doktorand: Christian Hert
Gutachter:

Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck (VAL, Hochschule Esslingen)
Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl (ISW, Universität Stuttgart)


Eine Methode zur intuitiven, immersiven und kooperativen Modellierung von multimodalen Interaktionen in einer Mixed Reality Umgebung im Kontext der industriellen Fertigung

Für den breiten Einsatz und eine hohe Akzeptanz von modernen Visualisierungsmethoden im Kontext der industriellen Fertigung ist eine intuitive, natürliche und multimodale Interaktion von großer Relevanz. Die Interaktion soll dabei nicht nur auf die virtuellen Objekte begrenzt sein, sondern soll auch die Rückkopplung realer Objekte (z.B. reales Bedienpanel) in die virtuelle Welt (z.B. virtueller Industrieroboter) umfassen. Im Verlauf der Arbeit wird untersucht, welche ergonomischen und technischen Anforderungen an die multimodale Interaktion bestehen, welche Technologien und Algorithmen sich zur Objekterkennung und dem Objekttracking realer Objekte eignen und wie mit diesen durch mehrere Nutzer in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung interagiert werden kann.

Doktorand: Jana Hönig
Gutachter:

Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel (ISW, Universität Stuttgart)
Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck (VAL, Hochschule Esslingen)


Autonome Indoor-Flugrobotik auf Basis eines digitalen Zwillings der Umgebung im Anwendungsbeispiel einer flexiblen Fertigung

Der Bedarf an individualisierten Produktionen mit kleinen Losgrößen steigert die Notwendigkeit anpassungsfähiger Produktionen. Durch eine starre oder langsame Intralogistik wird der Teilefluss gehemmt. Um den Teilefluss zwischen den Bearbeitungsstationen mit hoher Dynamik und flexibler Abfolge zu ermöglichen, sollen Flugroboter (z.B. Quadrokopter) eingesetzt werden. Für einen kollisionsfreien Betrieb werden eine präzise, echtzeitfähige Indoor-Lokalisierung und Navigation erforderlich. Im Verlauf der Arbeit wird untersucht, welche Anforderungen an die beschriebene Indoor-Lokalisierung und Navigation bestehen, welche Technologien und Algorithmen sich für die Umsetzung eignen und wie aus dem adaptiven Umgebungsmodell einer Fabrik die Betriebsparameter in Echtzeit abgeleitet werden können.

Doktorand: Timm von Bergen
Gutachter:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl (IFF, Universität Stuttgart)
Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck (VAL, Hochschule Esslingen)


Trackingmethoden für die "Mixed Reality in the Loop" ‐ Simulation von Produktionssystemen

In diesem Promotionsvorhaben wird die Erweiterung der "X in the Loop"-Methodenreihe des Maschinen- und Anlagenbaus um die "Mixed Reality in the Loop"-Simulation (MRiLS) vorgeschlagen. Die MRiLS erweitert das Grundkonzept aus Steuerungsausprägung und virtueller Anlagenkomponente um die reale Umwelt. Das entstehende Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum bietet Anwendungspotentiale, z.B. in der Konzeptentwicklung oder Prozessoptimierung. Dazu werden virtuelle Anlagenkomponenten durch Mixed Reality Technologien in den realen Kontext integriert. In dem Vorhaben werden Trackingmethoden zur Positionierung der virtuellen Anlagenkomponenten und Messmethoden für statische und dynamische Fehler entwickelt. Abschließend werden Methoden zur Fehleranalyse und -kompensation entworfen und evaluiert.

Doktorand: Marc Schnierle
Gutachter:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl (IFF, Universität Stuttgart)
Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck (VAL, Hochschule Esslingen)


 

Online-Bahnplanung für mehrere Flugroboter in veränderlicher Umgebung mithilfe der Kurvenflussmethode

In modernen Automatisierungsprozessen wächst das von bewegten Maschinenteilen ausgehende Kollisions­potential zunehmend. Ziel der Doktorarbeit ist daher die Realisie­rung eines sicheren und gleichzeitig effizienten Online-Bahnplanungsalgorithmus für Industrieroboter auf Basis der Kurvenflussmethode. Die Kurvenflussmethode kombiniert die aus der Mathematik bekannten geometrischen Kurvenflüsse mit der aus der autonomen Robotik stammenden Potentialfeldmethode zu einem reaktiven Bahnplanungsalgorithmus mit globalen Randbedingungen. Dieser soll durch die An­passung der Bahn im Interpolationstakt der Steuerung weitere Manipulatoren (Industrie­roboter, Werkzeugmaschinen, etc.) als dynamische Hindernisse berücksichtigen und auf diese Weise eine kollisionsfreie Bewegung garantieren.

Doktorand: Marcel Huptych
Gutachter:

Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl (ISW, Universität Stuttgart)
Prof. Dr.-Ing. Sascha Röck (VAL, Hochschule Esslingen)

Tag der mündlichen Prüfung: 20. April 2021


 

apply

Interesse geweckt? Bewirb dich! für das Wintersemester 2025/2026

<div id="iframeBlocker" class="iframe-blocker"><div id="iframeBlockerMsg" class="iframe-blocker-msg"><h4 class="iframeswitch-header">Externer Inhalt</h4><p>Damit Sie diesen Video-Inhalt (Quelle: www.youtube-nocookie.com) sehen können, klicken Sie bitte auf „Akzeptieren“.</p><p>Wir möchten Sie darauf hinweisen, dass durch das Akzeptieren dieses Iframes Daten an Dritte übermittelt und Cookies gespeichert werden könnten. Weitere Informationen finden Sie unseren <a target="_blank" href="datenschutz/">Datenschutzhinweisen</a>.</p><button id="denyExternalContent" class="iframeswitch-deny">Ablehnen</button><button id="acceptExternalContent" class="iframeswitch-submit">Akzeptieren</button></div>