gesponsertRobotik-Forschung in Kärnten Wie autonome Systeme den Sprung aus dem Labor schaffen

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Amt der Kärntner Landesregierung

Autonome Drohnen und Roboter können die Inspektion technischer Anlagen grundlegend verändern. Doch zwischen einem erfolgreichen Forschungsprojekt und einer industriell einsetzbaren Lösung liegt eine anspruchsvolle Transferphase. Das Projekt AIONIC der Universität Klagenfurt zeigt, welche Rolle Forschungsförderung, realitätsnahe Testmöglichkeiten und die Zusammenarbeit mit Industriepartnern dabei spielen.

In einer 150 Quadratmeter großen Halle mit zehn Meter hoher Decke verfolgen 37 Infrarotkameras jede Bewegung im Raum. Was hier entsteht, soll später draußen bestehen: in der benachbarten Outdoor-Arena, die mit 1.000 Quadratmetern und 14 stählernen, 15 Meter hohen Stützen zu den größten Anlagen ihrer Art weltweit zählt. Zwischen diesen beiden Räumen – Europas größter Drohnenflughalle und dem Outdoor Drone Space Austria – bewegt sich das Forschungsprojekt AIONIC der Universität Klagenfurt. Sein Ziel: Drohnen und Roboter, die Strommasten, Bahnschienen und andere kritische Infrastruktur künftig selbstständig inspizieren, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.

Doch zwischen einem funktionierenden Testflug in der Halle und einer Lösung, die ein Industrieunternehmen tatsächlich einsetzt, liegt eine anspruchsvolle Transferphase. Ein autonomes System muss seine Umgebung zuverlässig erfassen, seine Position bestimmen, Entscheidungen treffen und auf veränderte Bedingungen reagieren können. Hinzu kommen Anforderungen an Sensorik, Datenverarbeitung und die Koordination mehrerer Systeme. Was unter Laborbedingungen funktioniert, muss sich deshalb noch lange nicht für den Einsatz an realer Infrastruktur eignen.

Wenn aus Forschung eine Anwendung werden soll

AIONIC – die Abkürzung steht für „AI-based Object-relative Navigation for Inspection of Critical Infrastructure" – ist in der Control of Networked Systems Group der Universität Klagenfurt unter der Leitung von Prof. Stephan Weiss angesiedelt. Im Mittelpunkt steht das Zusammenspiel verschiedener Schlüsseltechnologien: Künstliche Intelligenz, Sensorik, autonome Navigation und Multi-Agenten-Systeme müssen so zusammenwirken, dass aus einzelnen Forschungsfortschritten ein belastbares Gesamtsystem entstehen kann. Das Team kann dabei auf Vorarbeiten aus zwei früheren Projekten aufbauen: dem FFG-geförderten Projekt MUKISANO und dem EU-H2020-geförderten Projekt BugWright2.

Kärnten, besonders Klagenfurt, bietet ein einzigartiges Ökosystem zur Entwicklung und Erprobung autonomer Systeme. Mit der Drohnenhalle und dem Outdoor Drone Space Austria der Universität Klagenfurt können wir neue Technologien unter kontrollierten und realen Bedingungen testen. Im Lakeside Park ergeben sich zudem viele Möglichkeiten zur direkten Zusammenarbeit mit der Industrie.

Thomas Jantos

Die technische Entwicklung ist dabei nur ein Teil der Aufgabe. Ebenso entscheidend ist der Transfer aus der universitären Forschung in ein Umfeld, in dem andere Anforderungen, Zeitmaßstäbe und wirtschaftliche Bedingungen gelten.

Thomas Jantos aus dem AIONIC-Projektteam beschreibt diese Lücke sehr offen: Auch wenn neue Ansätze bereits auf realen Robotersystemen erprobt würden, bestehe weiterhin eine deutliche Diskrepanz zwischen der Grundlagenforschung und der Realität, in der Unternehmen arbeiten. Ein aussichtsreicher Forschungsansatz sei noch kein marktfähiges Produkt. Für den nächsten Schritt brauche es ausreichend Zeit, eine gesicherte Finanzierung und Partner, die bereit seien, eine neue Technologie gemeinsam weiterzuentwickeln.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es vier Dinge braucht, damit Forschung zum praktischen Einsatz kommt: Geld und Zeit sowie Risikobereitschaft und Geduld seitens der Industrie

Thomas Jantos

AIONIC erhält diese Entwicklungszeit im Rahmen des Förderprogramms „Transfer.Science to Spin-off" der Christian Doppler Forschungsgesellschaft. Über diese Schiene werden insgesamt zehn Forschungsaktivitäten in Österreich mit zusammen 6,8 Millionen Euro auf dem letzten Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendung unterstützt – AIONIC ist eines dieser zehn Projekte. Thomas Jantos, Martin Scheiber und Eren Allak können ihre Forschung zur autonomen Inspektion kritischer Infrastruktur damit über zwei Jahre lang voll finanziert in Richtung industrieller Anwendung weiterführen.

Das Programm setzt damit an einer Phase an, in der viele Technologien ins Stocken geraten: Die wissenschaftlichen Grundlagen sind vorhanden, doch für einen belastbaren Prototyp und die Vorbereitung eines möglichen Spin-offs fehlen häufig Ressourcen und Planungssicherheit.

Industriepartner liefern mehr als Kapital

Für einen erfolgreichen Technologietransfer ist Förderung allein jedoch nicht ausreichend. Benötigt werden auch Unternehmen, die bereit sind, sich frühzeitig mit noch nicht vollständig ausgereiften Lösungen auseinanderzusetzen.

Das verlangt auf beiden Seiten realistische Erwartungen. Unternehmen wünschen sich verständlicherweise einen schnell sichtbaren Nutzen. Forschungsprojekte benötigen dagegen Freiräume, um neue Ansätze zu erproben, Fehler zu erkennen und technische Lösungen weiterzuentwickeln.

Die Zusammenarbeit lohnt sich dennoch lange vor der Marktreife. Industriepartner bringen konkrete Anforderungen, vorhandene Prozesskenntnisse und reale Einsatzbedingungen ein. Ihre Rückmeldungen helfen Forschungsteams dabei, Entwicklungsziele zu schärfen und nicht an den späteren Anwendern vorbeizuarbeiten. Umgekehrt erhalten die beteiligten Unternehmen frühzeitig Einblick in neue Technologien und können deren Entwicklung mitgestalten.

Für Jantos sind deshalb neben Geld und Zeit vor allem Risikobereitschaft und Geduld entscheidend. Gemeint ist damit kein blindes Vertrauen in eine Technologie. Vielmehr geht es um die Bereitschaft, gemeinsam zu prüfen, unter welchen Bedingungen aus einem Forschungsansatz eine tragfähige industrielle Lösung werden kann.

Von der Drohnenhalle in die reale Umgebung

Der Forschungsstandort Kärnten bietet für den Übergang von der kontrollierten Erprobung zur realitätsnahen Anwendung zwei aufeinander aufbauende Umgebungen: die Drohnenhalle der Universität Klagenfurt und den Outdoor Drone Space Austria (ODSA).

In der Drohnenhalle lassen sich neue Algorithmen unter kontrollierten Bedingungen direkt auf realen Fluggeräten erproben, Fehler systematisch untersuchen und frühe Schwächen eines Systems beheben – geschützt vor Wind, Wetter und dem übrigen Luftverkehr. Erst wenn dieser Entwicklungsschritt abgeschlossen ist, folgt die Erprobung im ODSA: Auf 1.000 Quadratmetern Grundfläche, eingefasst von 14 jeweils 15 Meter hohen Stahlsäulen mit einem aktiven optischen Trackingsystem, lassen sich dieselben Algorithmen unter freiem Himmel testen – mit Wind, wechselndem Licht und all den Störfaktoren, die eine Halle nicht abbildet.

Diese Verbindung ist für die Forschung an autonomen Systemen besonders wertvoll. Simulationen und Labortests bleiben unverzichtbar, können aber nicht jede Situation vorwegnehmen, die außerhalb einer kontrollierten Umgebung auftreten kann. Für Unternehmen, die neue Anwendungen gemeinsam mit Forschungspartnern entwickeln wollen, ist eine solche Infrastruktur ebenfalls relevant: Sie ermöglicht es, technische Ansätze systematisch zu untersuchen, bevor größere Investitionen in eigene Testumgebungen oder anwendungsspezifische Prototypen notwendig werden.

Kurze Wege zwischen Forschung und Anwendung

AIONIC arbeitet nicht isoliert. Das Projekt ist Teil des Dronehub Klagenfurt und damit mit weiteren Forschungsgruppen verbunden, die sich aus unterschiedlichen Perspektiven mit Drohnen und autonomen Systemen beschäftigen. Die räumliche Nähe im Lakeside Science & Technology Park erleichtert zugleich den Austausch mit Unternehmen und anderen Forschungseinrichtungen.

Gerade bei komplexen Systemen ist diese Vernetzung entscheidend. Autonome Robotik verbindet Software, Künstliche Intelligenz, Elektronik, Sensorik, Kommunikation und Mechanik. Kaum eine einzelne Forschungsgruppe oder ein einzelnes Unternehmen kann alle erforderlichen Kompetenzen vollständig abdecken.

Durch einen klaren Fokus und dezidierte Schwerpunkte entstehen Synergien, die den Innovationsprozess beschleunigen

Bernhard Lamprecht, Geschäftsführer des Lakeside Science & Technology Park

Die Technologieparks verstehen sich dabei nicht nur als Anbieter von Flächen. Durch fachliche Schwerpunkte und die gezielte Vernetzung von Unternehmen, Forschungsorganisationen und Beschäftigten sollen neue Kooperationen und gemeinsame Innovationsprojekte entstehen.

Der Schwerpunkt reicht über die Drohnenforschung hinaus. Das ROBOTICS Solution Center von JOANNEUM RESEARCH beschäftigt sich mit industriellen Robotikanwendungen und Lösungen zur Automatisierung und Produktivitätssteigerung. Fraunhofer KI4LIFE ergänzt das Umfeld um angewandte KI-Forschung. Die Hochschulen am Standort greifen neue Kompetenzanforderungen unter anderem mit Studienangeboten wie „Robotics and Artificial Intelligence" sowie „Artificial Intelligence and Cybersecurity" auf.

Damit verbindet das Ökosystem Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Entwicklung, Testinfrastruktur und Qualifizierung. Für den Transfer autonomer Systeme ist gerade diese Verbindung wichtig: Aus einem Algorithmus wird erst dann eine praktische Lösung, wenn neben der Forschung auch geeignete Hardware, Testmöglichkeiten, Anwendungswissen und qualifizierte Fachkräfte vorhanden sind.

Was Unternehmen am Standort vorfinden

Für deutsche Technologie- und Industrieunternehmen ergeben sich daraus verschiedene Anknüpfungspunkte. Relevant ist der Technologiestandort Kärnten insbesondere für Organisationen, die:

• Forschungs- und Entwicklungspartner für Robotik, KI oder autonome Systeme suchen,
• neue Technologien unter kontrollierten und realitätsnahen Bedingungen erproben wollen,
• eigene Anwendungsanforderungen frühzeitig in Forschungsprojekte einbringen möchten,
• Kompetenzen in Sensorik, autonomer Navigation und industrieller Automatisierung benötigen oder
• den Transfer eines Forschungsansatzes in Richtung Prototyp und industrielle Anwendung begleiten wollen.

Die mögliche Zusammenarbeit beginnt damit nicht erst bei einem fertigen Produkt. Sie kann bereits bei der Definition eines Anwendungsfalls, der Entwicklung einer Technologie oder der Planung geeigneter Tests einsetzen.

Gerade bei autonomen Systemen kann diese frühe Einbindung entscheidend sein. Je besser reale Anforderungen in die Forschung zurückgespielt werden, desto größer ist die Chance, dass aus einer technisch interessanten Idee eine Lösung entsteht, die ein konkretes Problem der Industrie oder eines Infrastrukturbetreibers adressiert.

Technologietransfer ist Teamarbeit

AIONIC zeigt, wie viel zwischen einem erfolgreichen Forschungsprojekt und einer industriell einsetzbaren autonomen Lösung liegt. Leistungsfähige Algorithmen sind dafür ebenso notwendig wie reale Robotersysteme, geeignete Testumgebungen und eine langfristige Finanzierung. Vor allem aber braucht es den Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie.

Der Forschungsstandort Kärnten schafft dafür ein Umfeld, in dem Forschung, Erprobung und Anwendung eng miteinander verbunden werden können. Die Drohnenhalle und der Outdoor Drone Space Austria der Universität Klagenfurt ermöglichen den Übergang von kontrollierten Tests zu realitätsnahen Bedingungen. Die Universität Klagenfurt, der Dronehub, der Lakeside Park, JOANNEUM RESEARCH und weitere Einrichtungen bringen komplementäre Kompetenzen ein.

Ob aus dieser Ausgangslage eine konkrete industrielle Lösung entsteht, entscheidet sich letztlich in der Zusammenarbeit. Denn Technologietransfer funktioniert nicht als Übergabe eines fertigen Ergebnisses. Er ist ein gemeinsamer Entwicklungsprozess – und beginnt idealerweise lange bevor ein Produkt auf den Markt kommt.