CogniSafe3D
Mit dem Projekt CogniSafe3D schließen wir die Lücke zwischen deterministischer industrieller Sicherheit und der Flexibilität KI-gesteuerter Robotik.
Moderne Robotersysteme setzen zunehmend auf Deep Learning und adaptives Verhalten. Industrielle Sicherheitsstandards fordern jedoch deterministisches, zertifizierbares Verhalten. Dies führt zu einem grundlegenden Konflikt: Nicht-deterministische KI-Systeme müssen innerhalb deterministischer Sicherheitsrahmen funktionieren.
Herkömmliche Sicherheitssysteme setzen häufig auf 2D-Sensortechnologien, die konservative Geschwindigkeitsbegrenzungen durchsetzen oder häufige Stopps auslösen – was die Produktivität mindert und eine echte Zusammenarbeit einschränkt.
CogniSafe3D begegnet dieser Herausforderung durch die Einführung einer kognitiven 3D-Sicherheitsarchitektur , die deterministische Sicherheitsgarantien mit KI-gestütztem Umgebungsverständnis kombiniert. Ziel ist es , adaptive, zertifizierbare Sicherheit zu ermöglichen, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen.
CogniSafe3D nutzt externe hochauflösende 3D-LiDAR zur Überwachung gemeinsam genutzter Arbeitsbereiche und entwickelt ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept:
- Deterministische Grundlage
- Kognitive Schicht
Deterministische Grundlage
- Verarbeitung von 3D-Punktwolken mittels Signed Distance Fields (SDF)
- Zuverlässige, sicherheitsgeprüfte Erkennung von Verstößen
- Deterministische Durchsetzung räumlicher Sicherheitsgrenzen
- Echtzeit-Risikoüberwachung unabhängig von KI-Komponenten
Diese Grundlage gewährleistet die Einhaltung aktueller Sicherheitsstandards und liefert ein zertifizierbares Ausgangsverhalten.
Kognitive Schicht
- KI-basierte Schätzung der menschlichen Körperhaltung (HPE)
- Algorithmen zur Prognose menschlicher Absichten und Bewegungen
- Kontextsensitive Risikobewertung
- Dynamische Anpassung des Roboterverhaltens
Die kognitive Ebene erweitert den deterministischen Kern, indem sie Gefahren antizipiert, bevor sie auftreten.
Ziele von CogniSafe3D:
- Funktionale Sicherheit: Entwicklung und Validierung einer zertifizierbaren Sicherheitsarchitektur gemäß ISO 10218:2025 und ISO/TS 15066.
- Cybersicherheit: Entwicklung und Integration von Cybersicherheitsmechanismen gemäß ISA/IEC 62443, um einen sicheren und ausfallsicheren Betrieb vernetzter Robotersysteme in industriellen Umgebungen zu gewährleisten.
- Skalierbare Integration in ROS 2-basierte Robotersysteme.
Industrielle Auswirkungen
- Löst den Konflikt zwischen KI-gestützter Flexibilität und zertifizierbaren Sicherheitsanforderungen.
- Verringert unnötige Notstopps durch vorausschauende Risikobewertung
- Steigert die Produktivität in gemeinsam genutzten Arbeitsbereichen
- Umstellung von reaktiven Abschaltungen auf proaktive Gefahrenabwehr
Förderhinweis: Das Projekt CogniSafe3D (E! 6085) wird im Rahmen des Eureka-Eurostars-Programms vom deutschen Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und dem italienischen Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) gefördert.
