Verbundprojekt: 6G-ANNA - 6G-Access, network of networks, automation & simplification; Teilvorhaben: XR-basiertes Teachen von Roboter-Armen via 6G

Abstract

Mit dem Vorhaben 6G-ANNA wurde ein ganzheitlicher Systemansatz für 6G Mobilfunksysteme verfolgt. Dazu fand sich ein breit aufgestelltes Konsortium aus Unternehmen der Kommunikationsbranche und Anwendungsindustrien sowie aus akademischen Experten zusammen. Gemeinsames Ziel war es, gemäß der Hightech-Strategie 2025 der Bundesrepublik Deutschland eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung von 6G Kommunikationstechnologien für Deutschland und Europa einzunehmen. Wandelbots erforschte und entwickelte Software-Infrastruktur auf der Anwenderseite von 6G, um Grundlagen zur Nutzung von 6G für die Kommunikation und Datenübertragung industrieller Roboterarme im Shopfloor zu legen. Ziel war es industrielle Produktionsprozesse durch Virtualisierung, digitale Zwillinge und 6G-Kommunikation flexibler, effizienter und robuster zu gestalten. Am Beispiel von zwei Roboter-Applikationen wurden Softwarekonzepte und -architekturen untersucht. Die Projektarbeit startete am Beispiel des Offline-Teaching von Robotern unter Verwendung erweiterter Realität (XR) mit einer Datenbrille. Infolge der strategischen Neuausrichtung von Wandelbots im Jahr 2023 auf Robotik-Software war ein Wechsel der Beispiel-Applikation notwendig geworden. Damit verschob sich der Fokus in der zweiten Projekthälfte stärker auf den Schwerpunkt Virtualisierung und Simulation mit Digitalen Zwillingen. Im Ergebnis wurde eine modulare, verteilte Softwarearchitektur konzipiert und experimentell umgesetzt, die eine klare Trennung zeitkritischer roboternaher Funktionen (z. B. Steuerung) von rechenintensiven Diensten (z. B. Simulation, Optimierung, KI) erlaubt. Diese Architektur bildet eine wesentliche Voraussetzung für die Nutzung von Edge-, Cloud- und perspektivisch 6G im industriellen Umfeld. Ein weiteres Ergebnis resultiert aus der Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Anwendungs- und Netzwerkzwilling. Während klassischerweise Roboterprozesse im Mittelpunkt digitaler Zwillinge stehen, gewinnt durch die zunehmende Verknüpfung von IT und OT auf dem Shopfloor auch die Simulation von Netzwerkinfrastrukturen an Bedeutung. Das Projekt konnte zeigen, dass die gekoppelte Betrachtung von Produktionsprozessen und Kommunikationsnetzen neue Optimierungspotenziale erschließt. Digitale Zwillinge industrieller Roboteranlagen wurden als Proof-of-Concepts auf Basis der Wandelbots NOVA Softwareerweiterung für NVIDIA Isaac Sim aufgebaut. Dies ermöglichte physikbasierte, laufzeitnahe Simulationen, virtuelle Inbetriebnahme sowie Software-in-the-Loop-Tests. Während eine vollständige Ablösung kabelgebundener Verbindungen, insbesondere bei der zeitkritischen Steuerung von Industrierobotern, kurzfristig nicht realistisch ist, zeigte das Projekt den Nutzen hybrider Ansätze bspw. beim Remote-Teaching oder der Optimierung und Überwachung von Prozessen mit digitalen Zwillingen. Insgesamt hat das Projekt dazu beigetragen, technologische Grundlagen für das Industrial Metaverse zu schaffen.