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Photo von Björn Hein, Copyright Janusch Fotodesign

Prof. Dr.-Ing. habil. Björn Hein

Professor
Industrierobotik und industrienahe Servicerobotik
Gruppe: Intelligente Industrieroboter (IIROB)
Tel.: +49 721 608-48935
Fax: +49 721 608-47141
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Forschungsgebiete

  • Industrie- und Servicerobotik
  • Algorithmen für die schnelle Abstandsberechnung und Kollisionserkennung
  • Algorithmen für die automatische Bahnplanung
  • Algorithmen für die Kalibrierung von Robotern und Roboterkomponenten
  • Konzepte und Methoden für die intuitive und automatische Programmierung von Robotern
  • Sichere Mensch-Roboter Interaktion und Kooperation, auch z.B. bei direkter Kopplung im Bereich Exoskelette
  • Komponentenorientiertes und modulares Design von Robotersteuerungen
  • Multimodale und halb-automatische Teleoperation von Robotern durch immersive Mensch-Maschineschnittstellen

Forschungsprojekte

Laufende Projekte

 

Sep. 2014 bis August. 2017 Taktile Näherungssensoren (TNS), Methoden für das Explorieren, Manipulieren und die sichere Mensch-Roboter-Interaktion mit kapazitiven taktilen Näherungssensoren, DFG
Inhalt: Bei der robotergestützten Manipulation ist eine kontinuierliche sensorische Erfassung der zu handhabenden Objekte von Vorteil. Auf Basis taktiler Sensoren können Objekte/Hindernisse erst erkannt werden, wenn tatsächlich eine Berührung stattgefunden hat. Aufgrund der Verdeckungsproblematik in unmittelbarer Nähe eines Objekts ist wiederum der Einsatz von kamerabasierten Systemen oftmals nur schwer möglich. Ortsauflösende Näherungssensoren können diese Perzeptionslücke schließen. Ziel des Projektes ist daher die Auslotung und Evaluierung neuer Einsatzgebiete taktiler Näherungssensoren in der Mensch-Maschine-Interaktion und im industriellen Kontext.
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Jan. 2014 bis Dez. 2015 VariProg, Schnelle Variantenprogrammierung für die Gießereiindustrie, Baden-Württemberg Stiftung
Inhalt: Die Zielsetzung des Projekts ist die drastische Reduktion der Programmieraufwände durch eine saubere Trennung von zwei Aspekten der Roboterprogrammierung: der Definition der Aufgabe und der Einhaltung von Prozessrandbedingungen. Die Definition der Bearbeitungsumfänge soll dabei durch den Menschen erfolgen während das Robotersystem automatisch für die Einhaltung der sich aus dem Prozess ergebenden Randbedingungen sorgt. Ziel ist hierbei eine 70%ige Reduktion des Zeitaufwands zur Programmierung neuer Bauteilvarianten gegenüber herkömmlicher Onlineprogrammierung.
Jan. 2014 bis Dez. 2016 ReApp, Wiederverwendbare Roboterapplikationen für flexible Roboteranlagen basierend auf Industrial ROS, BMWi
Inhalt: Wirtschaftlichkeit und Flexibilität von roboterbasierten Automatisierungslösungen sollen durch geeignete semantische Beschreibungsverfahren und damit einfache Konfigurierbarkeit, Programmierbarkeit signifikant erhöht werden. Insbesondere soll eine Laufzeitumgebung erarbeitet werden, die es erlaubt, in einfacher Weise Komponenten zu kombinieren, diese zu simulieren und zu validieren und auf realer Hardware zu installieren und zu betreiben.
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Okt. 2012 bis Sep. 2015 SkillPro (Koordination), Skill-based Propagation of Plug&Produce-Devices in Reconfigurable Production Systems by AML, EU-FP7.
Inhalt: Skill-basierte Konzepte zur Beschreibung von Produktionsabläufen und zur Steuerung von intelligenten Maschinen in einer Produktionsumgebung (z.B. autonomes mobiles Roboter system für Logistikaufgaben, automatisierte Ableitung von Programmen für Industrieroboter). Als Beschreibungsformat wird AutomationML eingesetzt Forschungsgegenstand: Skillbasierte Beschreibung von Aufgabenstellung, Konzept und Implementierung skill-basierter Steuerungssysteme für Maschinen (NC- und Robotersysteme), Kooperationsmechanismen von Produktionsmaschinen auf Basis von Skillbeschreibungen.
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Okt. 2012 bis Mär. 2016

EXO-LEGS, Exoskeleton Legs for Elderly Persons, BMBF/EU-AAL.
Inhalt: Design und Implementierung eines europäischen Exoskeletts, sowie Aufstellen eines
Businessplans zur Vermarktung auf dem europäischen Markt. Hierzu werden drei Exoskelette
entwickelt, die sich im Funktionsumfang unterscheiden.
Forschungsgegenstand: Steuerungsarchitektur für Exoskelette, dynamische Modellierung.
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Sep. 2011 bis
Dez. 2015
MAFRO, Manipulatorgestütztes Freimessen von Oberflächen, BMBF.
Inhalt: Die automatisierte, robotergestützte Dekontamination von radioaktiven Oberflächen. Das Projekt ist eine KIT-interne Kooperation zwischen dem TMB (Institut für Technologie und Management im Baubetrieb) und dem IPR.
Forschungsgegenstand: 3D-Oberflächenanalyse, automatische Bahngenerierung,
Kooperierende Robotersysteme, Mensch-Maschine-Schnittstelle.
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Abgeschlossene Projekte

 

Jan. 2014 bis Dez. 2014

Technische Unterstützung zur motorischen Aktivierung von Menschen mit beginnender Demenz, HEiKA.
Inhalt: Bei der robotergestützten Manipulation ist eine kontinuierliche sensorische Erfassung der zu handhabenden Objekte von Vorteil. Auf Basis taktiler Sensoren können Objekte/Hindernisse erst erkannt werden, wenn tatsächlich eine Berührung stattgefunden hat. Aufgrund der Verdeckungsproblematik in unmittelbarer Nähe eines Objekts ist wiederum der Einsatz von kamerabasierten Systemen oftmals nur schwer möglich. Ortsauflösende Näherungssensoren können diese Perzeptionslücke schließen. Ziel des Projektes ist daher die Auslotung und Evaluierung neuer Einsatzgebiete taktiler Näherungssensoren in der Mensch-Maschine-Interaktion und im industriellen Kontext.mehr

Jul. 2011 bis
Jun. 2013
ATLAS, Angewandte Virtuelle Technologien im Produkt- und Produktionsmittellebenszyklus, Landesstiftung Baden-Württemberg.
Inhalt: Kontrolle und Steuerung mobiler Roboter als Assistenzsysteme zur Wartung komplexer Anlagen durch Integration in die Prozessleitsteuerung. Durch die Anwendung interaktiver Visualisierungstechniken und Methoden der Virtuellen und Erweiterten Realität aufEbene der Prozessleitsteuerung sollen Steuerung und Darstellung von Anlage und mobilemAssistenzsystem dem Anlagenführer intuitiv zur Verfügung gestellt werden.
Forschungsgegenstand: AR-gestützte teilautonome Telemanipulation mittels mobiler Serviceroboter.
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Mär. 2008 bis Februar. 2011

AVILUS, Angewandte Virtuelle Technologien im Produkt- und Produktionsmittellebenszyklus, BMWi.
Inhalt: Anwendungs- und benutzerorientierte Erforschung, Entwicklung und Erprobungzukunftsorientierter Technologien im Kontext virtueller und erweiterter Realität ausgehendvon Anwendungsszenarien verschiedener Branchen deutscher Schlüsselindustrien.
Forschungsgegenstand: AR-gestützte Programmierung von Robotersystemen.
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Mär. 2007 bis Jul. 2010 ImRoNet, Internetbasierte multimediale/multimodale Nutzerschnittstellen zur Teleoperation von Robotern, BMWi.
Inhalt: Erforschung internetbasierter multimedialer/multimodaler Nutzerschnittstellen zur Teleoperation von Robotern und Konzeption und Evaluierung neuer Verfahren und Komponenten zur Gestaltung einer intuitiven Bedienung von Robotern in typischen Einsatzumgebungen.
Forschungsgegenstand: Multimodale Interaktion, AR-basierte Steuerung von Robotern,Middleware-Konzepte zur Realisierung sicherer Kommunikation und QoS-Anforderungen.
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Jan. 2006 bis
Jun. 2009

GENESYS, Generisches Entladesystem, BMBF.
Inhalt: Realisierung eines neuen universellen hochflexiblen roboter- und sensorgestützten Entladesystems, welches für Logistikaufgaben in der Produktion und im Service geeignet ist.
Forschungsgegenstand: Vollautomatisches sensorbasiertes Greifen ("Griff-in-die-Kiste") mit kollisionsfreier Bahnplanung; Interaktives Entleeren von Gepäckcontainern.
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GENESYS im Look|KIT

Jan. 2003 bis Dez. 2005

IRoProg, Innovative Roboterprogrammier-Methoden, BMBF.
Inhalt: Entwicklung neuer intuitiver und automatischer Programmierverfahren, die den Programmieraufwand bei Robotern deutlich verringern. Hierbei wurde die gesamte Prozesskette von der Offline-Programmierung bis zur Inbetriebnahme vor Ort ganzheitlich betrachtet.
Forschungsgegenstand: Kombination von automatischen Verfahren der Simulation mit realem Robotersystem.
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Lehre

Laufende Veranstaltungen

2005 - heute
(im WS)

Innovative Programmiermethoden für Industrieroboter, Vertiefungsvorlesung, Fakultät für Informatik, KIT.
Lehrform: teils Frontalunterricht/teils Gruppenarbeit, aktive Teilnahme durch Implementierung und Validierung von Algorithmen gefordert.
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2004 - heute

Intelligente Industrieroboter, Seminar/Praktikum, Fakultät für Informatik, KIT.

Aktuelle Themenschwerpunkte im Bereich Industrie- und Servicerobotik
Lehrform: Treffen zu definierten Zeitpunkten mit Betreuer bei selbständiger Anfertigung einer schriftlichen Ausarbeitung.

seit 2013 Echtzeitsysteme, Vorlesung mit Übung, Fakultät für Informatik, KIT.

Vorlesung geteilt mit Prof. Dr.-Ing. habil. T. Längle.
Inhalt: Modellierung und Entwurf von Echtzeitsystemen am Beispiel von Robotern (Software und Hardware)
Lehrform: Interaktiver Frontalunterricht

seit 2012 Steuerungstechnik für Roboter, Vorlesung, Fakultät für Informatik, KIT.

Vertretung von Prof. Dr.-Ing. H. Wörn bei Abwesenheit.
Inhalt: Struktur und Aufbau von Robotersystemen (Software und Hardware) und deren Programmierung
Lehrform: Frontalunterricht

  

Einzelveranstaltungen

SS 2005 DAAD-German Summer Academy 2005, Blockvorlesung, Duisburg.
Veranstaltung: Guidance and Control of Autonomous Systems
9 Vorlesungseinheiten zum Thema „Advanced Man-Machine-Systems“
Lehrform: Frontalunterricht
Link zum Buch
SS 2011 IFR Research Lecture 2011, Blockvorlesung, Fraunhofer IPA, Stuttgart.
Model-based Human-Robot-Interaction
Vorlesungseinheiten zum Thema "Interaktive Bahnplanungsalgorithmen und multimodale Eingabegeräte zur Roboterprogrammierung"
Lehrform: Frontalunterricht

Aktivitäten

2006 - heute Mitglied des AutomationML-Konsortiums
Seit Beginn der Initiative Mitarbeit in der Arbeitsgruppe "Robotik" des Konsortiums.
Arbeitsschwerpunkt: Spezifikation der Beschreibung von Robotersystemen (Kinematik,Geometrie, Dynamik, Robotersteuerung, Bewegungsbefehle, ...)
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2009 Vorbereitung der Vision “Autonomik in der Industrierobotik” (BMWi).
Arbeitsschwerpunkt: Ausarbeitung der Vision im Bereich Simulation, Sensorik, Mensch-Maschine-Interaktion, Roboter-Roboter-Interaktion, Einsatzgebiete Produktion.
2010 Gutachter für Ausschreibung Autonomik (BMWi).
2012 - heute Stellvertretender Sprecher des Bereichs "Industrierobotik", KIT-Schwerpunkt Anthropomatik und Robotik.
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Mai 2013

Workshop auf der ICRA2013, Karlsruhe
Titel: "Industrial Mobile Assistance Robots"
Organisation in Kooperation mit dem Fraunhofer IPA, Stuttgart
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Auszeichnungen

2006

Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR, Beijing.
Thema: Online-Kollisionsvermeidung für Industrieroboter auf Basis komplexer Geometrien und Kinematikmodelle.
Partner: IPR, GFRT, KUKA Roboter GmbH
Pressenotiz KUKA

2010

Walter Reis Innovation Award for Robotics (2. Platz), München.
Thema: Erstmaliger Einsatz von automatischer kollisionsfreier Online-Bahnplanung für Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
Partner: IPR, GFRT, DAIMLER AG
Pressenotiz Maschinenmarkt
Vertreten in der Erstausgabe der Innovationsbrochure Neuland - Artikel: Der Weg ist das Ziel

2011 Best paper on Future Computing 2011, "Evaluation of Seed Throwing Opti-mization Meta Heuristic in Terms of Performance and Parallelizability",The Third International Conference on Future Computational Technologies and Applications,
Oliver Weede, Stefan Zimmermann, Björn Hein, Heinz Wörn, 25-30 Sep. 2011, Rome, Italy.
2013

Finalist: JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture}{"Methods for Safe Human-Robot-Interaction Using Capacitive Tactile Proximity Sensors", IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS),
Stefan Escaida Navarro, Maximilano Marufo, Yitao Ding, Stephan Puls, Dirk Göger, Björn Hein and Heinz Wörn, Nov. 6. 2013, Tokyo, Japan

2014 Beste Wahlvorlesung WS13/14, Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern

MAFRO: Ein semi-autonomes Manipulatorsystem für die Dekontamination und das Freimessen von Oberflächen

AutorP. Kern, S. Gentes, S. Notheis, M. Mende, B. Hein, H. Wörn
Jahr2015
Veröffentlicht inInternationales Symposium "Konditionierung radioaktiver Betriebs- und Stilllegungsabfälle" (KONTEC)
Bibtex@article{ ipr_1170857517, author = "{P. Kern and S. Gentes and S. Notheis and M. Mende and B. Hein and H. W{{\"o}}rn}", title = "{MAFRO: Ein semi-autonomes Manipulatorsystem f{{\"u}}r die Dekontamination und das Freimessen von Oberfl{{\"a}}chen}", year = "2015", journal = "{Internationales Symposium {"}Konditionierung radioaktiver Betriebs- und Stilllegungsabf{{\"a}}lle{"} (KONTEC)}", }
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