Wenn wir etwas programmieren, bewegt sich was: Robotik an deutschen Hochschulen
Das Wichtigste in Kürze
KUKA AG Augsburg als Robotik-Ausrüster der Automobilindustrie2
Humanoide Robotik an der BHT Berliner Hochschule für Technik
KUKA AG - Ausbildung und Duales Studium an der TH Augsburg
TUM: M.Sc. Master of Science in Robotics, Cognition, Intelligence
Robotik an der TH Ingolstadt
Duales Studium in Robotik bei der AUDI AG
Robotik gilt als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Uwe Kästner berichtet von dem Bachelor-Studiengang Humanoide Robotik an der BHT Berliner Hochschule für Technik, von dem Besuch bei der KUKA AG in Augsburg, dem M.Sc. Robotics, Cognition, Intelligence an der TUM in Garching und dem B.Eng. in Robotik an der Technischen Hochschule Ingolstadt.
China soll nicht länger die Werkbank der Welt bleiben. Eine globale Ideenschmiede kommt dem Masterplan „Made in China 2025“ schon näher. Aktuell wird das Augsburger Werk der KUKA AG mit sämtlichen Bereichen in Shanghai 1 : 1 kopiert. Beschäftigungsgarantien gibt es in Augsburg nur für wenige Jahre. Ob danach die Lichter dort ausgehen, weiß heute keiner. Das Unternehmen hat in Augsburg ein eigenes Kunden-zentrum: „Aber alle Tricks in den Bereichen Bedienung, Wartung/ Reparatur verraten wir unseren Kunden natürlich nicht“, sagt Ausbildungsleiter Manfred Schussmann und grinst. Die deutsche Automobilindustrie, die ihre gesamte Produktion mit der Technologie von KUKA aufgebaut hat, ist beunruhigt. Eine Abhängigkeit von China will keiner. Doch Experten für Robotik sind auf dem Arbeitsmarkt schwer zu bekommen. Es gibt nur wenige Studienangebote.
BHT Berliner Hochschule für Technik: B.Eng. Bachelor of Engineering in Humanoide Robotik
Die Berliner Hochschule für Technik BHT bietet einen Bachelor in Humanoider Robotik mit 44 Plätzen an. Geplant: Studierende konstruieren, bauen, programmieren und testen ihren eigenen Roboter. Aktuell liegen 65 Bewerbungen vor. Der Studiengang Humanoide Robotik ist aus zwei Forschungsgruppen im Bereich Nano-Robotik hervorgegangen. An dieser „Maker-Atmo“ mit Du-Kultur soll sich möglichst wenig ändern. Gleich ab dem ersten Semester werden Roboter „gebaut“. Die typischen Grundlagen in Ingenieurfächern, wie etwa Technische Mechanik, entfallen. Bis auf 4 Semesterwochenstunden Mathematik als Seminaristischer Unterricht vom 1. bis 3. Semester.
Schnittstellen mit der Industrie-Robotik gibt es eher wenige, obwohl die Absolventen natürlich auch für die Produktion qualifiziert sind: „Wir entwickeln hier selbstlernende Roboter, die natürlich auch Fehler machen dürfen“, sagt Benjamin Panreck, wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl von Prof. Dr. Manfred Hild. „Bei unseren Lösungsansätzen werden wir aus den Erkenntnissen der Bionik inspiriert.“ Etwa von den Prinzipien, die den Fähigkeiten der menschlichen Hand zugrunde liegen und wie sich diese auf künstliche Robotik-Systeme übertragen lassen. Er lacht: „Der Industrie-Roboter soll dagegen schweißen. Und nicht lernen. Eine Schweißnaht mitten durch den Kotflügel ist eher unerwünscht.“ Prof. Hild: „Wir gehen hier der Frage nach: Wie kann sich ein künstliches System orientieren und den eigenen Körper kennen lernen.“ Das erinnert fast ein wenig an Kybernetik. Inhalte der bisherigen Forschungsarbeit kommen als Ergebnis in dem Roboter „Myon“ zum Ausdruck, dessen Körperteile unabhängig voneinander eine eigene Energieversorgung und eine eigene Rechenleistung besitzen. Eine Bewerbung zum Wintersemester ist bis Mitte Juli über hochschulstart.de möglich.
KUKA AG: Ausbildung/ Duales Studium mit der Hochschule Augsburg
Mit der Technik soll die Fabrik von morgen Vorteile im globalen Wettbewerb erlangen: Roboter, die ihre Produktionsprozesse selbst organisierend weiter optimieren. Das Werkstück, z.B. eine Autokarosserie, durchläuft nicht mehr eine lineare Straße mit Robotern links und rechts als Produktionsfaktoren, so wie das aktuell in der Industrie im Bereich Automotive überall zu sehen ist. Ganz neu – und von KUKA speziell für die Fertigung nur bei Audi entwickelt: Die "Matrix-Produktion" in Zellen, in denen sich mehrere KUKA-Roboter sowie Drehtische befinden, die völlig autonom angefahren werden können. Die vollautomatische Steuerung des Transportleitsystems erfolgt über Sensorik per Shuttle. Der Vorteil: Bei Ausfall eines Roboters gibt es keinen Stau mehr im Fließband – die Produktion läuft einfach über andere Produktionszellen, die startklar sind. Und ich brauche keine Gabelstaplerfahrer mehr, automatische Shuttle-Transporter korrigieren ihr Ziel autonom: „smart factory“. Die Idee kommt von KUKA Systems GmbH – einer von vier Bereichen:
KUKA liegt im Augsburger Stadtteil Lochhausen. „Wir haben Automatisierungsbedarf – gibt es Lösungen?“, so fragt der typische Kunde. Der Leichtbauroboter "iiwa" der KUKA Roboter GmbH ist ein sensitiver Roboter, der Bewegungen und Handgriffe nachahmen kann. Er gilt als Roboter mit „Gefühl“, weil die Arbeit mit ihm nicht zu Verletzungen beim Menschen führen kann. Ab 40.000 EUR. „Alle Roboter, die sie hier sehen, sind bereits verkauft“, sagt Manfred Schussmann, Ausbildungsleiter bei KUKA und seit 35 Jahren im Unternehmen: „Wir produzieren nicht auf Halde, weil wir mit der Fertigung kaum nachkommen.“ Hauptkunde: Die deutsche Automobilindustrie.
Zu der feindlichen Übernahme des Technologie-Konzerns kam es 2016, weil Voith und ein weiterer Großaktionär seine Anteile an den chinesischen Hausgerätehersteller MIDEA verkauft hatten. „Wir wissen nicht, was langfristig passiert“, sagt Ausbildungsleiter Manfred Schussmann. Das Know-how hatte KUKA durch enge Zusammenarbeit mit dem Institut für Robotik des DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt, quasi auf Steuerzahlerkosten.
Bei der Bewerbung um einen Ausbildungsplatz, etwa als Elektroniker – Automatisierungstechnik – kommen sechs bis sieben Bewerber auf einen Platz. Schussmann lehnt Auswahltage mit Assessment Center ab: „Da setzen sich nur Schwätzer mit guter Performance durch.“ Er schätzt das klassische Gespräch. Legt Wert auf Zeugnisnoten und Bemerkungen. Und erklärt auch gleich, was er sich für Bewerber wünscht: „Ein Junge vom Lande mit handwerklich-technischer Kompetenz, in der Freizeit bei der Freiwilligen Feuerwehr, der am Nachmittag mit dem Großvater den Traktor repariert…“. Beim Dualen Studium – von IT über Elektro bis Maschinenbau - ist die Bewerberzahl deutlich höher: Mehr als 1: 10. Und es gibt ein Trainee-Programm.
TUM: M.Sc. Master of Science in Robotics, Cognition, Intelligence
„Pro Semester erhalten wir um die 250 Bewerbungen“, sagt Dr. Ph.D. Alexander Lenz, Telefon 089/ 289-18102 alex.lenz@tum.de. Darunter sind auch immer wieder formal ungeeignete Kandidaten. „Ideal ist ein Maschinenbau-Studium mit Vertiefungen in IT und Elektrotechnik oder umgekehrt, auch an einer Hochschule. Wirtschaftsingenieure sind Grenzfälle, die im Gespräch geklärt werden. Zum Sommersemester 2023 haben achtzig und zum WS 2023/24 hundertzehn Erstsemester im Master-Studium angefangen.“ (1: 2,6)
Ein Punktesystem entscheidet nach Satzung über die Zulassung: Bachelor-Note um wie viele Zehntel besser als „3“, Motivationsschreiben sowie ein Aufsatz: „Fully automatic cars - does that make sense? – Vollautomatische Fahrzeuge – macht das Sinn?” Oder: “The gap between cognitive systems and classical Control - Die Kluft zwischen kognitiven Systemen und klassischer Kontrolle“, waren Themen der letzten Jahre. Lenz: Der Beitrag soll wissenschaftlich referenziert sein, aber auch die eigene Meinung des Verfassers wiedergeben. Allerdings in fundierter Form.“ Der zweite Teil des Eignungsverfahrens ist ein Einzelgespräch mit der Kommission, zu der auch Dr. Lenz gehört – 30 Minuten. Die Lehrveranstaltungen finden in deutscher und englischer Sprache statt.
TH Ingolstadt: B. Eng. in Robotik
„Robotik ist die Königsdisziplin in der Mechatronik“, sagt Dekan Prof. Dr. Hagerer. „Wir beschäftigen uns hier an der THI nicht nur mit Industrie-Robotern, sondern auch mit mobilen Robotern.“ Technische Mechanik ist ein Schwerpunktfach im 1./2. Semester, wo noch ein Wechsel in ähnliche Studiengänge, wie Elektro- und Informationstechnik oder Elektromobilität möglich ist. „Ein Roboter muss die Umwelt sensorisch erfassen können“, sagt Hagerer: „Daher spielen Kameratechnik, Bildverarbeitung, aber auch digitale Signalverarbeitung in Zahlen und maschinelles Lernen im 2. Semester eine wichtige Rolle.“ ‚Aktorik‘ ist ein Modul im 3. Semester, wo es um das Fühlen, Sehen und Handeln des Roboters geht. Der Roboter muss in Raum und Zeit handeln können. Industrieroboter und mobile Roboter sind Themen im 4. Semester, bevor im 5. Semester das Praktikum beginnt und danach in vertiefende Projekte gestartet wird. „Ingolstadt ist eher breit aufgestellt“, so Hagerer: „Wir beschäftigen uns mit Schwerlastrobotern von KUKA von 1,3 Tonnen, die Werkstücke von 240 kg tragen können, aber auch mit Humanoider Robotik von Boston Dynamics, mit Robotern von ABB, Universal Robots aus Dänemark oder des Münchner Startups Franka Emika, das zum Verkauf steht. Und mit automobilspezifischen Fragen, wie etwa autonomes Einparken mit Hilfe von Sensorik in den Fahrerassistenzsystemen.“ Die THI ist eine eher reiche Hochschule - Geldgeber AUDI bietet Robotik auch als duales Studium an. Lineare Algebra und Analysis sind Grundlagen im Studium. „Ich muss algorithmisch denken können, um neue Roboter entwickeln und nicht nur bedienen zu können“, so Hagerer. Robotik war an der THI zuletzt zulassungsfrei, das Vorpraktikum ist bis Ende des 2. Semesters zu absolvieren.
„Wir bauen an der THI keine Roboter”, sagt Prof. Dr. Christian Pfitzner: „Wir programmieren sie!“ Im 2. Semester geht es darum, mit C, Java und MATLAB Software zu entwickeln. Im 4. Semester kommen C++ und Python dazu. Grundlagen für die Arbeit im Robotik-Labor der THI, wo auf 200 Quadratmetern zahlreiche Übungen und Projekte stattfinden.
Programmierung eines Roboters des Münchner Startups Franka Emika im Robotik-Labor der Technischen Hochschule Ingolstadt Foto: Uwe Kästner
