Prof. Dr.-Ing. Björn Hein

Forschungsschwerpunke

  • Robotik und automatische Roboterprogrammierverfahren
  • Sensortechnologie für die Nahfelderfassung bei Robotersystemen
  • Sichere Mensch-Maschine-Interaktion
  • Industrie 4.0 und Cloud-Technologien als Plattform für neue Produktionstechniken
  • KI in Produktion und Logistik
  • Einsatz Verfahren der Erweiterten Realität

Vita

Seit Oktober 2018
Forschungsprofessur (W3) Intelligente Produktion, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft (HsKA), Schwerpunkt: „Cloud-Robotics“

Okt.2016–Apr. 2017
Vertretungsprofessur (W3), Institutsleitung, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe.

Mai 2012-Sep. 2018
Professur (W2), Interaktionstechnologien für Robotersysteme, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe. Shared Professorship: Kooperation zwischen SCHUNK GmbH&Co.KG und KIT

ab 2002-2012
Gruppenleiter, Forschungsgruppe Intelligente Industrieroboter, IPR, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe.
Übernahme Forschungsgruppe PaRo - Parallele Roboter
Gründung Forschungsgruppe IIROB - Intelligente Industrieroboter (bis zu neun Wissenschaftler)

1999-2002
Promotionsstipendium, Graduiertenkolleg: Beherrschbarkeit komplexer Systeme, IPR, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe.

 

Industrie

2012-2018
SCHUNK, SCHUNK Mobile Greifsysteme GmbH, Lauffen.
Begleitung der Vorentwicklung im Zuge der Shared Professorship.

seit 2006
Gesellschafter,   GFRT   -  Fortschrittliche Robotertechnologie  GmbH&Co.KG, Karlsruhe.
Gründung und Beteiligung am Spin-Off des IPR im Bereich Kalibrierverfahren und -systeme, Kollisionserkennung und Bahnplanung.

 

Auszeichnungen

 

Lehre

2017
Beste Wahlvorlesung WS16/17, KIT-Fakultät für Informatik, Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern, Auswahl auf Grundlage am KIT durchgeführter Lehrevaluationen und einer entsprechenden Bewertung.

2014
Beste Wahlvorlesung WS13/14, KIT-Fakultät für Informatik, Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern, Auswahl auf Grundlage am KIT durchgeführter Lehrevaluationen und einer entsprechenden Bewertung.
 

Forschung

2019
Auszeichnung mit dem Innovationspreis NEO 2019 „Künstliche Intelligenz für die Arbeitswelten" im Rahmen der Forschungen im Kontext des Projekts „HoloMed“. Einsatz von KI und AR im OP-Saal zur Unterstützung des Chirurgen bei Operationen.

2015
Application Innovation Award, "Design of EXO-LEGS exoskeletons", 18th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines (CLAWAR 2015), H.S. Virk, U. Haider, I. Nyoman, N. Masud, I. Mamaev, P. Hopfgarten and B. Hein, 06-09 September 2015, HangZhou, China. Sponsored and Awarded by Maxon Motors (Suzhou) Co. Ltd.

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.

2011
Best paper on Future Computing 2011, ’Evaluation of Seed Throwing Optimization 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.

 

Industrie und Technologietransfer

2015
Finalist - Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR, Seattle.
Thema: Automatischer kollisionsfreier Online-Bahnplanung und Scheduling für mehrere Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
Partner: GFRT, DAIMLER

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

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
 

Publikationen

Projekte

Forschungsprojekte an der Hochschule Karlsruhe

Sep. 2017 bis Dez. 2019- Rob-LPI,CAD-basierte Planung robotergeführter Kamerasysteme für großvolumige Inspektionsaufgaben, KMU-Innovativ, BMBF.

Inhalt: Im Ergebnis soll das erste robotergeführte Industrie 4.0-Inspektionssystem konzipiert und entwickelt werden. Das Ziel ist die Entwicklung eines Planungs- und Ausführungssystems für die roboterbasierte Inspektion von großvolumigen Bauteilen. Der Ansatz basiert auf der Nutzung von CAD-Daten der Anlage und der Bauteile samt ihrer möglichen Varianten. Hieraus sollen automatisiert optimale Sensorposition(en), Roboterposition(en) und ein optimaler Ablaufplan zur Erfüllung der vorgegebenen Inspektionsaufgaben ermittelt werden.

Forschungsgegenstand: Bildsynthese für die realitätsnahe Simulation von kamerabasierten Sensoren und Bahnplanung.

Partner: VisionTools GmbH, GFRT GmbH, KIT/IPR

 

Forschungsprojekte am KIT

Sep. 2014 bis April 2018 - 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.

Forschungsgegenstand: Einsatz von taktilen Näherungssensoren in der Mensch-Maschine-Interaktion und beim Einsatz in Regelungsverfahren von Robotersystemen (Proximity Servoing).

Partner: KIT/IPR

 

Feb. 2018 bis Jan. 2022: ROBDEKON - Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen

Inhalt: Das Ziel dieses Teilvorhabens des Kompetenzzentrums ist die Entwicklung von autonomen und semi-autonomen Robotersystemen für die Manipulation und Inspektion bei Dekontaminationsaufgaben. Das umfasst die Konzeption und Realisierung dieser Robotersysteme und deren ganzheitlicher Steuerungsarchitektur sowie die Entwicklung von Methoden zur Planung und sensorgestützten Ausführung mobiler und statischer mehrarmiger Manipulationsaufgaben.

Forschungsgegenstand: Bildsynthese für die realitätsnahe Simulation von kamerabasierten Sensoren und Bahnplanung.

 

Aug. 2017 bis Jul. 2020 - RoSyLernt, Lernende roboterassistierte Systeme für das neuromuskuläre Training, BMBF.

Inhalt: Entwicklung einer lernenden physikalischen Interaktionsfähigkeit als aktive Fähigkeit eines Robotersystems. Die aufeinander abgestimmten Anwendungsszenarien sind aus dem Bereich der Rehabilitation (Muskelaufbau und Muskelkoordination). Sie sollen ein tiefes Verständnis in die kinematischen und dynamischen Abhängigen der Interaktion des Menschen mit dem Robotersystem eröffnen.

Forschungsgegenstand: Einsatz von Lernverfahren für die physikalische Mensch-RoboterInteraktion.

Partner: Buck Engineering, KUKA, Koordinauten GmbH, RWTH Aachen (IRT), KIT/IPR, KIT/ZAR

 

Jul. 2017 bis Jun. 2020 – SINA (Koordinator: Björn Hein), Sichere Wahrnehmung zur flexiblen Assistenz in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen, BMBF.

Inhalt: Ziel sind übertragbare interaktive Grundfertigkeiten, die es u. a. ermöglichen, dass Gegenstände zwischen Mensch und Roboter sicher und robust übergeben werden können. Dazu erweitert das Projekt die Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) um neuartige kapazitive Sensorik, welche die Basis für robuste und sichere Grundfertigkeiten mit praxistauglichen Ausführgeschwindigkeiten ist. Das Verhalten des Roboters minimiert dabei die physische und psychische Belastung des Menschen während der Interaktion.

Forschungsgegenstand: Sichere und intuitive Übergabe von Objekten zwischen Mensch und Roboter.

Partner: C&S Computer und Software GmbH, KIT/IFAB, KIT/IPR, MRK-Systeme GmbH, SCHUNK GmbH & Co.KG, Universität Augsburg (ISSE), User Interface Design GmbH

 

Feb. 2017 bis Jun. 2020 - QBIIK, Eine lernende, mobile, autonome Logistikplattform mit taktilem Greifsystem und neuartiger, entkoppelter Mensch-Maschine Schnittstelle, BMWi.

Inhalt: Entwicklung eines lernfähigen autonomen Kommissionierstaplers, der die Technologie autonomer Systeme mit den Fähigkeiten des Menschen nutzbringend verbindet. Das dezentral gesteuerte Fahrzeug orientiert sich selbst im Raum, navigiert autonom zum Ziel und greift selbstständig nach der benötigten Ware und wird gegebenenfalls unterstützt durch einen Menschen.

Forschungsgegenstand: Greifen mittels Proximitysensorik, sichere Mensch-MaschineInteraktion

Partner: KIT/IPR, KIT/IFL, BÄR Automation GmbH, STILL GmbH, Audi Sport GmbH

 

Feb. 2016 bis Jan. 2020 – SafeLog (Koordinator: Björn Hein), Safe human-robot interaction in logistic applications for highly flexible warehouses, EU-Horizon2020.

Inhalt: Neue Sicherheitskonzepte und Mensch-Maschine-Interaktion in modernen roboterbasierten Warenverteilzentren. Herausforderung sind die Realisierung sicherer überlappender Arbeitsbereiche von Mensch und Robotern, die Planung von Aufträgen für das heterogene System bestehend aus Menschen und Robotern und die Unterstützung des Menschen durch neue Visualisierungs- und Interaktionskonzepten mittels Erweiterter Realität.

Forschungsgegenstand: Mensch-Maschine-Interaktion, Erweiterte Realität, Bildverarbeitung.

Partner: KIT/IPR, Swisslog, Czech Technical University in Prague, University of Zagreb, Fraunhofer IML, KONCAR