An der Hochschule Karlsruhe entsteht eine neue KI-Plattform, mit der Roboter unternehmensübergreifend lernen können

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Ein interdisziplinäres Team der HKA erforscht, wie durch föderiertes maschinelles Lernen robotische Systeme trainiert werden können – ohne Weitergabe sensibler Daten. V. l. n. r.: Christian Friedrich, Björn Hein, Christian Zirpins und Oliver Waldhorst | Quelle: Foto: Susanne Gilg | Copyright: Susanne Gilg/HKA | Download

An der Hochschule Karlsruhe (HKA) wird über das interdiziplinäre Projekt „FEATHER (Federated Embodied AI Technology Harmonizing Efficient Robotics)“ eine neue KI-Plattform entwickelt, mit der Robotersysteme verschiedener Unternehmen gemeinsam lernen können – ohne dass beteiligte Unternehmen dazu ihre sensiblen Daten weitergeben müssen. Möglich wird das durch föderiertes maschinelles Lernen: Dabei werden lokale KI-Modelle auf den einzelnen Robotersystemen vor Ort trainiert, und nur diese Modelle werden geteilt, um sie zu einem verbesserten Gesamtmodell zu kombinieren. So entstehen neue robotische Fähigkeiten für anspruchsvolle Aufgaben, etwa in der flexiblen Montage. „FEATHER verbindet damit Datenschutz und technische Innovation und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit industrieller Produktion“, so Projektleiter Prof. Dr. Christian Zirpins von der Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik und dem Institut für Datenzentrierte Software-Systeme.

Das Projekt FEATHER ist auf drei Jahre angelegt und wird von der Carl-Zeiss-Stiftung mit knapp 1,2 Millionen Euro gefördert. An der HKA sind daran weiterhin Prof. Dr. Christian Friedrich, Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik und Institut für Robotik und intelligente Produktionssysteme, Prof. Dr. Björn Hein, Fakulät für Wirtschaftswissenschaften sowie Institut für Robotik und Autonome Systeme, sowie Prof. Dr. Oliver Waldhorst, Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik und Institut für Datenzentrierte Software-Systeme beteiligt.

Embodied AI (EAI) beschreibt KI-Systeme, die über sensorisch-motorische Fähigkeiten verfügen und durch direkte Interaktion mit ihrer Umwelt lernen und handeln – etwa in Robotern. „Im Projekt FEATHER wird der Einsatz von Federated Learning erforscht, bei dem Modelle dezentral auf realen Robotersystemen trainiert werden, ohne sensible Daten zentral zu erfassen. Statt Rohdaten zu übertragen, werden ausschließlich lokal erlernte Modellparameter geteilt und gespeichert. Dies gewährleistet den entsprechenden Datenschutz und ermöglicht organisationsübergreifendes Lernen in realen Produktionsumgebungen“, so Prof. Dr. Oliver Waldhorst.

„Durch die Kombination von Beobachtungen verschiedener EAI-Systeme entstehen Modelle mit höherer Generalisierung, die roboterübergreifend einsetzbar sind und auch komplexe Szenen- und Interaktionsmuster abbilden können“, ergänzt Prof. Dr. Björn Hein. Der fachliche Fokus liegt auf sogenannten Soft-Endeffektoren „Dabei kommen nachgiebige Verbindungselemente zum Einsatz, die als ‚Handgelenk‘ eines Roboters dienen und es damit ermöglichen, feinfühlige Aufgaben zu erfüllen. Die meisten Endeffektoren bieten nur eingeschränkte Manipulationsfähigkeiten wodurch eine Adaptivität an die robotische Aufgabe stark limitiert ist, erläutert Prof. Dr. Christian Friedrich. Diese nachgiebigen Endeffektoren (Soft-Endeffektoren) erschließen durch ihre Flexibilität neue Einsatzmöglichkeiten – etwa für automatisierte Montagen bei hoher Variantenvielfalt.

FEATHER entwickelt hierzu eine offene Softwareplattform, die das Management, die Kommunikation und die Koordination verteilter KI-Lernprozesse unterstützt – einschließlich Funktionen zur Datenvorverarbeitung, Modellsynchronisierung und Qualitätssicherung.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung
Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. rer. nat. Christian Zirpins
Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik
Fachgebiet Verteilte Systeme

Leiter und stellvertretender Sprecher des
Institut für Datenzentrierte Software-Systeme (IDSS)

Hochschule Karlsruhe - University of Applied Sciences
Moltkestraße 30
76133 Karlsruhe

Tel: +49 (0) 721 925-1528
E-Mail: christian.zirpins/at)h-ka de

Originalpublikation:
https://www.h-ka.de/die-hochschule-karlsruhe/aktuelles/news/2025/ki-plattform-fuer-gemeinsames-lernen-von-robotern