BU: Das Fraunhofer IML plant einen Forschungsverbund für KI-Robotik in der Logistik. Foto: Fraunhofer IML / Vinzenz Neugebauer
In modernen Logistikzentren übernehmen automatisierte Systeme längst zahlreiche Transport- und Lageraufgaben. Doch sobald Waren stark variieren, Arbeitsabläufe wechseln oder Roboter zwischen Hallen und Außenflächen eingesetzt werden sollen, wird die Automatisierung erheblich schwieriger. Besonders beim Be- und Entladen von Lkw, bei der Handhabung unterschiedlicher Artikel und im Werksverkehr sind weiterhin viele Tätigkeiten auf menschliche Arbeitskraft angewiesen.
Ein neuer Forschungsverbund in Nordrhein-Westfalen will diese Grenzen überwinden. Unter der Bezeichnung „Robo-Hub Logistics – Hub für Intelligente Logistik-Anwendungen der KI-Robotik“ (HILA) soll ein Innovationslabor entstehen, das neue Robotiklösungen für die betriebliche Praxis entwickelt und deren Einsatz unter realen Bedingungen untersucht.
Koordiniert wird das Vorhaben vom Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund. Weitere Partner sind das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS, die Technische Universität Dortmund und die Universität Bonn. Am 1. Dezember 2026 beginnt zunächst eine neunmonatige Konzeptphase. Bis Ende August 2027 soll ein technisch, organisatorisch und wirtschaftlich tragfähiger Plan für den Aufbau und langfristigen Betrieb des Robo-Hubs vorliegen.
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KI-Robotik soll dort übernehmen, wo Standardlösungen an Grenzen stoßen
Der Forschungsverbund konzentriert sich auf Aufgaben, für die bisherige Automatisierungslösungen nur eingeschränkt geeignet sind. Dazu gehören insbesondere Prozesse mit hoher Artikelvielfalt, wechselnden Anforderungen und komplexen Bewegungsabläufen. Im Mittelpunkt stehen der Materialfluss innerhalb von Lagern und Produktionsstätten sowie Transporte und weitere Tätigkeiten auf Betriebsgeländen.
Die Forschenden wollen dabei nicht nur einzelne Robotersysteme betrachten. Geplant sind flexibel kombinierbare Lösungen, bei denen unterschiedliche Robotertypen zusammenarbeiten können. Das Spektrum reicht von autonomen mobilen Robotern über mobile Manipulatoren bis zu humanoiden Systemen.
Die Roboter sollen unterschiedliche Aufgaben übernehmen, mit vorhandenen betrieblichen IT-Systemen kommunizieren und auch bei eingeschränkter Konnektivität zuverlässig arbeiten können. „Wir sind begeistert, mit HILA unsere Vision der KI-basierten Robotik in der Logistik voranzubringen. Mit unserem starken Konsortium beginnen wir dort, wo Standard-Automatisierungslösungen nicht mehr weiterkommen“, betont Prof. Alice Kirchheim, Institutsleiterin am Fraunhofer IML.
Lkw-Entladung und Retourenhandling bleiben anspruchsvoll
Ein Schwerpunkt des geplanten Innovationslabors liegt auf Tätigkeiten, die sich bislang nur schwer automatisieren lassen. Dazu zählt das Be- und Entladen von Lkw ebenso wie die Kommissionierung unterschiedlicher Waren. Auch das Retourenhandling sowie Inspektions- und Wartungsaufgaben gehören zu den vorgesehenen Anwendungsfeldern.
Die technische Herausforderung besteht unter anderem darin, dass Roboter in solchen Prozessen mit wechselnden Objekten, unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und nicht vollständig vorhersehbaren Situationen umgehen müssen. Besonders anspruchsvoll sind die Übergänge zwischen Innen- und Außenbereichen. Während sich viele automatisierte Transportsysteme innerhalb definierter Lagerumgebungen bewegen, müssen Robotersysteme auf Betriebsgeländen mit zusätzlichen Anforderungen zurechtkommen.
Hinzu kommen dynamische Arbeitsbereiche, in denen Menschen, Fahrzeuge und unterschiedliche Robotersysteme gleichzeitig unterwegs sind. Für solche Einsatzbedingungen sollen im Rahmen von HILA geeignete technische Ansätze untersucht und weiterentwickelt werden.
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Heterogene Roboterflotten brauchen gemeinsame Regeln
Die Zusammenarbeit unterschiedlicher Robotertypen ist ein weiterer Schwerpunkt des Vorhabens. Wenn autonome mobile Roboter, mobile Manipulatoren und humanoide Systeme in denselben Materialfluss eingebunden werden sollen, müssen ihre jeweiligen Aufgaben und Bewegungen aufeinander abgestimmt werden.
Der Forschungsverbund beschäftigt sich deshalb mit der Zusammenarbeit heterogener Roboterflotten und mit der Frage, wie sich solche Systeme in bestehende logistische Prozesse integrieren lassen. Dazu gehören auch geeignete Schnittstellen zu den betrieblichen IT-Systemen. Ein weiteres Forschungsfeld ist die sichere Indoor-Outdoor-Navigation. Sie soll Robotersysteme in die Lage versetzen, sich auch über die Grenzen einzelner Gebäude hinweg zu bewegen.
Die beteiligten Institute und Universitäten wollen außerdem KI-Modelle für die Handhabung vielfältiger Waren untersuchen. Ergänzend stehen Datenräume, Simulationsumgebungen sowie Sicherheits- und Zertifizierungsfragen auf der Forschungsagenda. Damit berücksichtigt das Vorhaben neben der eigentlichen Robotertechnik auch die Voraussetzungen für deren betrieblichen Einsatz.
Vom Forschungslabor in den Logistikbetrieb
Eine wesentliche Aufgabe der Konzeptphase besteht darin, den späteren Zugang zu den geplanten Forschungs- und Testmöglichkeiten zu organisieren.
Das Konsortium entwickelt dafür unter anderem ein Zugangsmodell für Reallabore und Testfelder. Unternehmen sollen neue Technologien künftig unter praxisnahen Bedingungen untersuchen können, bevor sie über entsprechende Investitionen entscheiden.
Dafür sind Transferprojekte nach dem Prinzip „test before invest“ vorgesehen. Die Partner wollen außerdem Qualifizierungsangebote für Fach- und Führungskräfte konzipieren. Weitere Themen sind offene Schnittstellen und Standards, die den Einsatz unterschiedlicher Robotiklösungen erleichtern sollen.
Als Ausgangsbasis dienen bestehende Forschungsinfrastrukturen der beteiligten Einrichtungen. Dazu gehören insbesondere Reallabore und Simulationsumgebungen am Fraunhofer IML. Das geplante Innovationslabor soll Forschungseinrichtungen, Industrieunternehmen, Start-ups, kleine und mittlere Unternehmen sowie Investoren miteinander verbinden. Nach Angaben des Konsortiums haben bereits mehr als 50 Unternehmen und Organisationen Interesse an einer Mitwirkung in dem entstehenden Netzwerk signalisiert.
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NRW will KI-Robotik selbst entwickeln
Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen verbindet mit dem Vorhaben auch industriepolitische Erwartungen. Dabei geht es insbesondere um die Entwicklung eigener technologischer Kompetenzen und die Einbindung des Mittelstands. Mona Neubaur, Ministerin für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen, sieht in der KI-Robotik eine Möglichkeit, Beschäftigte bei körperlich belastenden Tätigkeiten zu unterstützen.
„Wer auf dem Bau oder im Lager arbeitet, trägt jeden Tag schwer. Gleichzeitig finden viele Betriebe kaum noch Nachwuchs. KI-Robotik kann hier zum Werkzeug werden – zum Nutzen der Beschäftigten und der Unternehmen. Unser Ziel ist nicht, Menschen durch Maschinen zu ersetzen, sondern ihnen die Arbeit zu erleichtern. Nordrhein-Westfalen will diese Technologie nicht einkaufen, sondern selbst entwickeln – mit unseren Hochschulen und unserem Mittelstand. Das Fraunhofer IML in Dortmund zeigt, dass wir das können. Jetzt geht es in die entscheidende Runde“, sagt Neubaur.
Damit rückt neben den technischen Anforderungen auch die Frage in den Mittelpunkt, wie sich Robotiksysteme zur Unterstützung der Beschäftigten einsetzen lassen.
Forschungspartner arbeiten bereits bei KI-Projekten zusammen
HILA entsteht nicht unabhängig von den bereits vorhandenen Forschungsstrukturen in Nordrhein-Westfalen. Das Vorhaben knüpft an die Kompetenzen des Lamarr-Instituts für Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz sowie des Robotics Institute Germany (RIG) an. Im Lamarr-Institut arbeiten die beteiligten Konsortialpartner bereits seit 2022 gemeinsam an KI-Projekten.
Auch innerhalb des Robotics Institute Germany bestehen Verbindungen. Dort sind das Fraunhofer IML und die Universität Bonn mit dem Lab Cognitive Robotics als Forschungspartner vertreten. Diese bestehenden Kooperationen bilden eine Grundlage für den geplanten Robo-Hub Logistics. Mit HILA wollen die Partner ihre Forschungsaktivitäten stärker auf konkrete Anwendungen in der Logistik ausrichten und den Transfer von Ergebnissen aus der KI- und Robotikforschung in die betriebliche Praxis beschleunigen.
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500.000 Euro für die Konzeptphase
Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert das Vorhaben im Rahmen der Maßnahme „Innovationslabore für KI-basierte Robotik (Robo-Hubs)“. Für HILA stehen insgesamt rund 500.000 Euro zur Verfügung. Die Förderung bezieht sich auf die Konzeptphase, die am 1. Dezember 2026 beginnt und am 31. August 2027 endet.
Bis dahin soll das Konsortium die technischen, organisatorischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen für den Aufbau und den langfristigen Betrieb des Innovationslabors erarbeiten. Im Mittelpunkt steht somit zunächst nicht die Einführung eines fertigen Robotersystems, sondern die Vorbereitung einer Forschungs- und Transferinfrastruktur.
Sie soll künftig dazu beitragen, KI-basierte Robotik für Aufgaben nutzbar zu machen, bei denen herkömmliche Automatisierung bislang an ihre Grenzen stößt. Ob bei der Lkw-Entladung, beim Retourenhandling oder beim Einsatz unterschiedlicher Roboter auf einem Betriebsgelände: HILA soll die Voraussetzungen schaffen, solche Anwendungen unter realen Bedingungen zu entwickeln, zu testen und für den betrieblichen Einsatz vorzubereiten.
