AI-on-the-Edge Intelligente Gesten- und Sprachsteuerung mit dem RAB3

Anbieter zum Thema

Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH

Bürklin GmbH & Co. KG

Schneider Electric GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

AI-on-the-Edge ermöglicht die lokale Echtzeitverarbeitung, reduziert Netzwerkkosten und erhöht die Ausfallsicherheit. Sensible Daten bleiben vor Ort, wodurch Datenschutz und Sicherheit verbessert werden. Zudem trägt energieeffiziente Hardware zur Nachhaltigkeit industrieller Prozesse bei.

Die Integration solcher Lösungen ist jedoch mit erheblichem Entwicklungsaufwand sowie zeitlichen und wirtschaftlichen Investitionen verbunden. Hier setzt Rutronik System Solutions an: Der Distributor stellt einen neuen Demonstrator vor, der eine KI-Steuerung mit Gestenerkennung per RAB3 – Radar und Schlüsselworterkennung auf Basis des PSOC Edge E84 von Infineon kombiniert. Dieser Mikrocontroller ermöglicht die dezentrale Berechnung neuronaler Netze „on the Edge“ und steigert so die Geschwindigkeit, Stabilität und Sicherheit des Systems.

Raus aus der Wolke – Vorteile der Edge-KI

Die Edge-KI bietet in industriellen Anwendungen mehrere entscheidende Vorteile:

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• Geringe Latenz & Echtzeitverarbeitung: Daten werden direkt vor Ort analysiert, wodurch Maschinen und Systeme unmittelbar auf Ereignisse reagieren können – essenziell für Predictive Maintenance oder die automatisierte Qualitätskontrolle.

• Reduzierte Netzwerkkosten & Bandbreitenverbrauch: Da große Datenmengen nicht in die Cloud übertragen werden, wird das Netzwerk entlastet – besonders relevant für Smart Factories mit vielen Sensoren und Kameraanwendungen.

• Höhere Ausfallsicherheit: Selbst bei Netzwerkproblemen bleibt die Funktionalität erhalten, da die Datenverarbeitung lokal im Gerät erfolgt. Kritische Prozesse laufen somit ohne Unterbrechung weiter.

• Datensicherheit & Datenschutz: Sensible Informationen werden nicht über externe Netzwerke übertragen, wodurch das Risiko von Datenlecks minimiert und gesetzliche Vorgaben (DSGVO) leichter eingehalten werden können.

• Energieeffizienz & Nachhaltigkeit: Die Verarbeitung erfolgt direkt auf optimierten Edge-Geräten, wodurch weniger Cloud-Rechenleistung benötigt wird. Moderne KI-Chips sind speziell darauf ausgelegt, maximale Leistung bei minimalem Energieverbrauch zu liefern.

Systemaufbau und Komponenten

Infineon PSOC Edge E84 – Zentraleinheit

Der PSOC Edge E84 ist ein Hochleistungs-Mikrocontroller mit einem Arm Cortex-M55 mit Helium DSP-Unterstützung und einem Cortex-M33 mit Infineons energieeffizientem NNLite-Beschleuniger. Dies ermöglicht die direkte Verarbeitung neuronaler Netze (NPU) auf dem Gerät – externe Server werden überflüssig. Zusätzliche Sicherheitsfunktionen wie Lockstep-gesicherte Enklave, Infineon Edge Protect Kategorie 4 und Trusted Firmware-M schützen das System vor Manipulationen.

Rutronik-Adapter-Board RAB3 mit Infineon-Xensiv-60-GHz-Radar – Gestenerkennung

Das RAB3-Board nutzt den Xensiv-60-GHz-Radarsensor von Infineon für präzise Gestenerkennung. Die innovative Antennenstruktur erfasst horizontale und vertikale Bewegungen und ermöglicht komplexe Steuerbefehle.

Vorteile der Radartechnologie:

• Funktioniert unabhängig von Lichtverhältnissen und Staub,

• kann hinter nichtmetallischen Oberflächen installiert werden,

• ideal für sterile oder raue Industrieumgebungen.

Digitalmikrofone von Infineon – Sprachsteuerung

Hochwertige digitale Mikrofone analysieren Umgebungsgeräusche und unterscheiden effizient zwischen Steuerbefehlen und Hintergrundgeräuschen. Dadurch wird die Sprachsteuerung auch in lauten Umgebungen zuverlässig.

BLDC-Motor mit Hall-Sensoren von Infineon – Antriebssystem

Ein achtpoliger BLDC-Motor mit Hall-Sensoren sorgt für präzise Steuerung und nutzt dabei die gleiche MCU, wie die Komponenten zur Gesten- und Sprachsteuerung. Die besondere Herausforderung dabei: Mehrere Steuerbefehle aus verschiedenen Bereichen müssen parallel verarbeitet werden. Der PSOC Edge E84 stellt hierbei sicher, dass alle Prozesse ohne Verzögerung ablaufen.

1024x600-IPS-TFT-LCD-Touch-Display von Raystar – Visualisierung

Ein 1024x600-IPS-TFT-LCD-Touch-Display mit 2,5D-Grafikprozessoreinheit sorgt für eine flüssige Darstellung der Benutzeroberfläche zur Konfiguration der Sensoreinstellungen und Steuerungsparameter.

Edge-KI in Aktion: Smarte Maschinensteuerung für Industrie & Landwirtschaft

Eine berührungslose Maschinensteuerung ermöglicht mehr Sicherheit und Effizienz in der Industrie 4.0, Smart Logistics und Smart Farming.

Gestensteuerung per Radar:

• Handbewegung → Motorstart/-stopp,

• Wischbewegung → Geschwindigkeit anpassen,

• Kreisbewegung → Umschalten zwischen Betriebsmodi.

Sprachsteuerung mit Schlüsselworterkennung:

• „Start“ → Motor einschalten,

• „Schneller“ / „Langsamer“ → Drehzahl ändern,

• „Stopp“ → Maschine anhalten.

Edge-KI bringt hier entscheidende Vorteile:

• Schnelle Reaktion: Steuerung in Echtzeit, ohne Cloud-Latenz,

• höhere Sicherheit: Berührungslose Bedienung minimiert Unfallrisiken,

• Offline-Funktionalität: Kein Internet erforderlich – ideal für mobile Maschinen,

• Energieeffizienz: Reduzierter Stromverbrauch durch lokale Verarbeitung.

Embedded-KI-Systeme revolutionieren industrielle und landwirtschaftliche Anwendungen

Die AI-on-the-Edge-Demo von Rutronik System Solutions zeigt, wie moderne Embedded-KI-Systeme industrielle und landwirtschaftliche Anwendungen revolutionieren.

Durch die Kombination aus Radartechnologie, Sprach- und Gestenerkennung sowie leistungsfähiger lokaler KI-Verarbeitung entstehen innovative, intuitive und sichere Steuerungslösungen. Industrie 4.0 & Smart Farming profitieren von neuen Möglichkeiten, die über klassische Bedienkonzepte hinausgehen und eine effiziente, berührungslose Steuerung ermöglichen.

Mit interdisziplinärer Expertise, sowohl hard- als auch softwareseitig, sowie dem tiefen Verständnis bei technologischen Herausforderungen, beraten die Experten von Rutronik ihren Kunden hin zu einem umfassenden Lösungsansatz für geplante Anwendungen. Mit der bereitgestellten Demo-Hardware reduziert Rutronik System Solutions den Entwicklungsaufwand, senkt die damit verbundenen Kosten und ermöglicht eine schnellere Markteinführung für innovative Steuerungssysteme. (mk)

* Stephan Menze ist Head of Global Innovation Management bei der Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH.

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